JP4555860B2

JP4555860B2 - Hologram recording / reproducing method and apparatus

Info

Publication number: JP4555860B2
Application number: JP2007508238A
Authority: JP
Inventors: 昌和小笠原; 充佐藤
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2026-03-13
Also published as: US7859973B2; WO2006098455A1; JPWO2006098455A1; US20080279061A1

Description

本発明は光ディスク、光カードなどの光学的に情報記録又は情報再生が行われる記録担体に関し、特に光束の照射により情報の記録又は再生可能なホログラム記録担体を有するホログラム記録再生方法及び装置に関する。 The present invention relates to a record carrier on which information is recorded or reproduced optically, such as an optical disk and an optical card, and more particularly to a hologram recording / reproduction method and apparatus having a hologram record carrier capable of recording or reproducing information by irradiation with a light beam.

従来技術として、物体光と参照光を別光路で分離し、再度、光路を合流させて、物体光を光束外周部、参照光を光束中央部分にするとともに、物体光と参照光を互いに回転方向の異なる円偏光として記録媒体上に同軸で集光させ、その２光束を薄膜偏光ホログラム記録担体にて干渉させるものがある（ＷＯ０２／０５２７０Ａ１公報、参照）。
さらに、参照光を射出する参照光光学系とは記録媒体を挟んで、反対側に空間光変調器を含む信号光光学系を設置して、参照光及び信号光を、情報記録層に対して互いに反対の面側より同軸的に且つ同じ位置で最も小径となるように収束させながら照射して、記録媒体内に体積的にホログラム記録する技術も知られている（特開２００２−１２３９４８公報、参照）。As a conventional technique, the object light and the reference light are separated by a separate optical path, and the optical paths are merged again, so that the object light becomes the outer peripheral portion of the light beam and the reference light becomes the central portion of the light beam. Are differently circularly polarized light concentrically on a recording medium and the two light beams interfere with each other by a thin film polarization hologram record carrier (see WO 02/05270 A1).
Further, a signal light optical system including a spatial light modulator is installed on the opposite side across the recording medium from the reference light optical system that emits the reference light, and the reference light and the signal light are transmitted to the information recording layer. There is also known a technique of performing volumetric hologram recording in a recording medium by irradiating while converging so as to have the smallest diameter at the same position coaxially from opposite surfaces (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-123948, reference).

ＷＯ０２／０５２７０Ａ１公報の技術では記録媒体中の入射及び反射すべての光線が干渉するため複数のホログラムが記録、再生されてしまう。すなわち、図１に示すように、具体的に記録されるホログラムは、ホログラム記録Ａ（反射する参照光と反射する信号光）、ホログラム記録Ｂ（入射する参照光と反射する信号光）、ホログラム記録Ｃ（反射する参照光と入射する信号光）、ホログラム記録Ｄ（入射する参照光と入射する信号光）の４種類である。また、再生されるホログラムも、ホログラム記録Ａ（反射する参照光で読み出される）、ホログラム記録Ｂ（入射する参照光で読み出される）、ホログラム記録Ｃ（反射する参照光で読み出される）、ホログラム記録Ｄ（入射する参照光で読み出される）の４種類である。
この従来方法では、反射型ホログラム記録担体にホログラムを記録する場合、入射及び反射する参照光と信号光の４光束の干渉によって４つのホログラムが記録されてしまうためにホログラム記録担体の性能を無用に使用していた。よって、情報の再生時において、参照光がホログラム記録担体の信号光で反射されてしまうため、再現されたホログラムからの再生光との分離が必要である。そのため再生信号の読み取り性能が劣化してしまう。
さらに、ＷＯ０２／０５２７０Ａ１公報の技術において、参照光が記録媒体裏面に配置した反射層により反射されるため、再生時の参照光は光検出器直前でマスクされ、再生光と参照光を分離していた。
特開２００２−１２３９４８公報の技術では再生時の参照光と再生光を分離するのが困難である。記録媒体を挟んで参照光光学系及び信号光光学系の対向する対物レンズが配置され、これらからそれぞれ同一焦点で収束する参照光及び再生光が重複して記録媒体に集光されているからである。
この従来方法では、参照光及び再生光の両光束が１点で集光されているので対物レンズと記録媒体の位置決めが正確に必要である。加えて２つの対物レンズ間の相対間隔も正確に維持する必要があるため対物レンズ駆動系やサーボ系が複雑である。
また、いずれの従来方法でも、参照光と信号光の生成及び合流のために多くの光学部品を要していたので、装置の小型化が望まれている。
そこで、本発明の解決しようとする課題には、安定的に記録又は再生を行うことを可能にするホログラム記録再生方法及び装置を提供することが一例として挙げられる。
本発明のホログラム記録方法は、ホログラム記録担体を挟んで共に光軸上に対向して離間配置される一対の光学系を有し、前記一対の光学系は、参照光を参照光対物レンズによって前記ホログラム記録担体へ向け射出する参照光光学系と、信号光を信号光対物レンズによって前記ホログラム記録担体へ向けて射出する信号光光学系とからなり、
前記信号光光学系は、前記ホログラム記録担体を透過した前記参照光から記録情報に応じて変調して前記信号光を生成する空間光変調器を、含み、
前記信号光及び前記参照光を前記ホログラム記録担体への対向照射により回折格子を形成して情報を記録するホログラム記録装置におけるホログラム記録方法であって、
前記参照光光学系の参照光対物レンズによって、前記参照光を第１有効径から第１開口数で集光するステップと、
前記光軸上の前記参照光及びその近傍の一部を分離して、前記参照光光学系の参照光対物レンズによって、前記参照光を前記第１有効径より小なる第２有効径から前記第１開口数より小なる第２開口数で前記ホログラム記録担体を通過する記録用参照光を、生成し、前記参照光と同軸に射出するステップと、
前記信号光光学系によって前記記録用参照光のみ前記ホログラム記録担体へ向けて射出させないステップと、を含むことを特徴とする。
本発明のホログラム再生方法は、上記のホログラム記録方法により、情報が記録されたホログラム記録担体から情報を再生するホログラム再生方法であって、
前記参照光対物レンズによって前記参照光光学系及び信号光光学系の間に配置された前記ホログラム記録担体へ向け前記記録用参照光を集光するステップと、
前記記録用参照光が透過する前記ホログラム記録担体の前記回折格子からの再生光を、前記参照光対物レンズによって、収集するとともに、光検出器へ導くステップと、を含むことを特徴とする。
本発明のホログラム記録装置は、光学干渉パターンを回折格子として内部に保存するホログラム記録担体を装着自在に保持する支持部と、
前記ホログラム記録担体を挟んで共に光軸上に対向して離間配置された、前記ホログラム記録担体へ向け参照光を射出する参照光光学系、及び、前記参照光を受光して前記参照光から記録情報に応じて変調された信号光を生成する空間光変調器を含み前記信号光を射出する信号光光学系からなる光学系対と、を備え、前記信号光及び前記参照光を前記ホログラム記録担体への対向照射により回折格子を形成するホログラム記録装置であって、
前記参照光光学系は、前記参照光を第１開口数で集光する参照光対物レンズと、前記参照光対物レンズと同軸に配置されかつ、前記光軸上の前記参照光及びその近傍の一部を分離して、前記参照光対物レンズから前記第１開口数より小なる第２開口数で前記ホログラム記録担体を通過する記録用参照光を生成する機能を有する光学分離手段と、を有すること、
前記信号光光学系は前記第１開口数を有しかつ前記参照光対物レンズの焦点と焦点が一致するように前記参照光対物レンズと同軸に配置された信号光対物レンズを有し、前記空間光変調器が、前記信号光対物レンズを通過した前記参照光を変調して前記信号光を生成するとともに、前記記録用参照光を反射しない非反射部を有することを特徴とする。
本発明のホログラム再生装置は、上記のホログラム記録装置に加え、前記参照光光学系内に配置されかつ、前記記録用参照光の照射により前記ホログラム記録担体から生成された再生光を検出する光検出器と、前記再生光を、前記参照光対物レンズから前記光検出器へ導く光学手段を含むことを特徴とする。
本発明の光ピックアップ装置は、参照光及び前記参照光が記録情報に応じて変調された信号光による光学干渉パターンを回折格子として内部に保存するホログラム記録担体へ情報を記録又は再生する光ピックアップ装置であって、
可干渉性の参照光を発生する光源と、
前記ホログラム記録担体を挟んで共に光軸上に対向して離間配置されかつ前記ホログラム記録担体へ向け前記参照光を射出する参照光光学系及び前記参照光を受光して信号光を射出する信号光光学系からなる光学系対と、
前記参照光光学系内に配置されかつ前記参照光を第１開口数で集光する参照光対物レンズと、
前記参照光光学系内に前記参照光対物レンズと同軸に配置されかつ、前記光軸上の前記参照光及びその近傍の一部を分離して、前記参照光対物レンズから前記第１開口数と異なる第２開口数で前記ホログラム記録担体を通過する記録用参照光を生成する機能を有する光学分離手段と、
前記信号光光学系内に配置され、前記第１開口数を有しかつ前記参照光対物レンズの焦点と焦点が一致するように前記参照光対物レンズと同軸に配置された信号光対物レンズと、
前記信号光光学系内に配置され、前記信号光対物レンズを通過した前記参照光を変調して前記信号光を生成しかつ、前記記録用参照光を反射しない非反射部を有する空間光変調器と、
前記参照光光学系内に配置されかつ、前記記録用参照光の照射により前記ホログラム記録担体から生成された再生光を検出する光検出器と、前記再生光を、前記参照光対物レンズから前記光検出器へ導く光学手段と、を含むことを特徴とする。In the technique of WO 02/05270 A1, all the incident and reflected light rays in the recording medium interfere with each other, so that a plurality of holograms are recorded and reproduced. That is, as shown in FIG. 1, the holograms that are specifically recorded are hologram recording A (reflecting reference light and reflected signal light), hologram recording B (incident reference light and reflected signal light), and hologram recording. There are four types: C (reflecting reference light and incident signal light) and hologram recording D (incident reference light and incident signal light). In addition, the hologram to be reproduced is also a hologram record A (read by reflected reference light), hologram record B (read by incident reference light), hologram record C (read by reflected reference light), hologram record D. There are four types (read by the incident reference light).
In this conventional method, when a hologram is recorded on the reflection type hologram record carrier, four holograms are recorded by interference of the four light beams of the incident and reflected reference light and the signal light, so that the performance of the hologram record carrier is useless. I was using it. Therefore, when reproducing information, the reference light is reflected by the signal light of the hologram record carrier, so that it is necessary to separate it from the reproduced light from the reproduced hologram. For this reason, the read performance of the reproduction signal is deteriorated.
Further, in the technique of WO 02/05270 A1, since the reference light is reflected by the reflective layer disposed on the back surface of the recording medium, the reference light during reproduction is masked immediately before the photodetector, and the reproduction light and the reference light are separated. Was.
In the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-123948, it is difficult to separate the reference light and the reproduction light during reproduction. The objective lenses facing the reference light optical system and the signal light optical system are arranged across the recording medium, and the reference light and the reproduction light that converge at the same focal point are overlapped on the recording medium. is there.
In this conventional method, since both light beams of the reference light and the reproduction light are collected at one point, it is necessary to accurately position the objective lens and the recording medium. In addition, since the relative distance between the two objective lenses needs to be accurately maintained, the objective lens driving system and the servo system are complicated.
In any of the conventional methods, since many optical components are required for generating and merging the reference light and the signal light, it is desired to reduce the size of the apparatus.
Thus, as an example of the problem to be solved by the present invention, it is possible to provide a hologram recording / reproducing method and apparatus that enable stable recording or reproduction.
The hologram recording method of the present invention has a pair of optical systems that are spaced apart from each other on the optical axis across a hologram record carrier, and the pair of optical systems uses the reference light objective lens to transmit the reference light. A reference light optical system that emits toward the hologram record carrier, and a signal light optical system that emits signal light toward the hologram record carrier by the signal light objective lens,
The signal light optical system includes a spatial light modulator that generates the signal light by modulating the reference light transmitted through the hologram record carrier according to recording information,
A hologram recording method in a hologram recording apparatus for recording information by forming a diffraction grating by opposing irradiation of the signal light and the reference light to the hologram record carrier,
Condensing the reference light with a first numerical aperture from a first effective diameter by a reference light objective lens of the reference light optical system;
The reference light on the optical axis and a part of the vicinity thereof are separated, and the reference light is separated from the second effective diameter smaller than the first effective diameter by the reference light objective lens of the reference light optical system. Generating a recording reference beam that passes through the hologram record carrier with a second numerical aperture smaller than one numerical aperture and emitting it coaxially with the reference beam;
And the step of not emitting only the recording reference light toward the hologram record carrier by the signal light optical system.
The hologram reproducing method of the present invention is a hologram reproducing method for reproducing information from a hologram record carrier on which information is recorded by the above-described hologram recording method,
Condensing the reference light for recording toward the hologram record carrier disposed between the reference light optical system and the signal light optical system by the reference light objective lens;
And collecting the reproduction light from the diffraction grating of the hologram record carrier through which the recording reference light is transmitted by the reference light objective lens and guiding it to a photodetector.
The hologram recording apparatus of the present invention includes a support unit that holds a hologram record carrier that stores therein an optical interference pattern as a diffraction grating,
A reference light optical system that emits reference light toward the hologram record carrier, spaced apart from each other on the optical axis with the hologram record carrier interposed therebetween, and receiving the reference light and recording from the reference light An optical system pair comprising a signal light optical system that emits the signal light, including a spatial light modulator that generates a signal light modulated according to information, and the signal light and the reference light are transmitted to the hologram record carrier A hologram recording apparatus for forming a diffraction grating by facing irradiation to
The reference light optical system includes a reference light objective lens that condenses the reference light with a first numerical aperture, a coaxial arrangement with the reference light objective lens, and one of the reference light on the optical axis and the vicinity thereof. And an optical separation means having a function of separating the reference portion and generating reference light for recording passing through the hologram record carrier with a second numerical aperture smaller than the first numerical aperture from the reference light objective lens ,
The signal light optical system includes a signal light objective lens having the first numerical aperture and disposed coaxially with the reference light objective lens so that the focal point of the reference light objective lens coincides with the focal point. The optical modulator has a non-reflective portion that modulates the reference light that has passed through the signal light objective lens to generate the signal light and does not reflect the recording reference light.
In addition to the hologram recording device described above, the hologram reproducing device of the present invention is a light detection device that is disposed in the reference light optical system and detects reproduction light generated from the hologram record carrier by irradiation with the recording reference light. And optical means for guiding the reproduction light from the reference light objective lens to the photodetector.
The optical pickup device according to the present invention records or reproduces information on a hologram record carrier that stores therein a reference light and an optical interference pattern of the reference light modulated according to the record information as a diffraction grating. Because
A light source that generates coherent reference light;
A reference light optical system that is spaced apart from each other on the optical axis across the hologram record carrier and emits the reference light toward the hologram record carrier, and a signal light that receives the reference light and emits signal light An optical system pair consisting of optical systems;
A reference light objective lens disposed in the reference light optical system and condensing the reference light with a first numerical aperture;
The reference beam is arranged coaxially with the reference beam objective lens in the reference beam optical system, and separates the reference beam on the optical axis and a part of the vicinity thereof, from the reference beam objective lens and the first numerical aperture. Optical separation means having a function of generating recording reference light that passes through the hologram record carrier with a different second numerical aperture;
A signal light objective lens disposed in the signal light optical system, having the first numerical aperture, and disposed coaxially with the reference light objective lens so as to coincide with a focal point of the reference light objective lens;
A spatial light modulator that is disposed in the signal light optical system, has a non-reflective portion that generates the signal light by modulating the reference light that has passed through the signal light objective lens, and does not reflect the recording reference light When,
A photodetector that is disposed in the reference light optical system and that detects reproduction light generated from the hologram record carrier by irradiation of the recording reference light; and the reproduction light from the reference light objective lens to the light And optical means leading to the detector.

図１は、従来のホログラム記録を説明するホログラム記録担体を示す概略部分断面図である。
図２は、本発明による実施形態のホログラム装置を説明する概略構成図である。
図３は、本発明による実施形態における回折光学素子及び対物レンズを説明する概略断面図である。
図４は、本発明による実施形態における回折光学素子の光軸から見た正面図である。
図５及び図６は、本発明による他の実施形態における回折光学素子及び対物レンズを説明する概略断面図である。
図７は、本発明による実施形態のホログラム装置の空間光変調器の光軸から見た断面図である。
図８は、本発明による実施形態のホログラム装置のピックアップの空間光変調器の光軸から見た正面図である。
図９及び図１０は、本発明による他の実施形態のホログラム装置のピックアップの空間光変調器の光軸から見た正面図である。
図１１は、本発明による他の実施形態のホログラム装置を説明する概略構成図である。
図１２は、本発明による実施形態におけるホログラム記録担体を説明する概略部分断面図である。
図１３〜図１５は、本発明による実施例のホログラム装置のピックアップ記録再生光学系を説明する概略構成図である。
図１６〜図１８は、本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアップ記録再生光学系を説明する概略構成図である。
図１９〜図２１は、本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアップを説明する概略構成図である。
図２２は、本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアップを説明する概略斜視図である。
図２３は、本発明による他の実施形態におけるホログラム記録担体へのホログラム記録方式を説明する概略部分断面図である。
図２４は、本発明による他の実施形態におけるホログラム記録担体へのホログラム記録方式を説明する概略部分平面図である。
図２５は、本発明による他の実施形態のホログラム装置のピックアップの空間光変調器の光軸から見た正面図である。
図２６及び図２７は、本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアップを説明する概略構成図である。
発明の詳細な説明
以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
＜ホログラム装置＞
図２は、実施形態のホログラム装置における光ピックアップ装置の概略を示す。
ホログラム装置のピックアップ２３内には、ホログラム記録担体２を挟んで、参照光光学系ｒＯＳと信号光光学系ｓＯＳとが独立に設けられている。この光学系対はホログラム記録担体２を挟んで共に光軸上に対向して離間して配置されている。参照光光学系ｒＯＳは、記録用参照光ｒＲＢの発生及び再生信号の受光を行う参照光対物レンズｒＯを有する。信号光光学系ｓＯＳは、信号の空間変調を行う信号光対物レンズｓＯを有する。参照光対物レンズｒＯ及び信号光対物レンズｓＯは、両者が共通の焦点ＦＰを有するように配置されている。
ホログラム記録担体２が参照光対物レンズｒＯ及び信号光対物レンズｓＯの共通の焦点ＦＰと参照光対物レンズｒＯ又は信号光対物レンズｓＯとの間に配置されるように、ホログラム装置には、ホログラム記録担体２を装着自在及び可動自在に保持する支持部ＳＳが設けられている。
ホログラム装置の参照光光学系ｒＯＳは参照光対物レンズｒＯの他、可干渉性の参照光を発生する光源としてホログラムの記録及び再生用のレーザ光源ＬＤと、コリメータレンズ、偏光ビームスプリッタなどの光学素子と、ＣＣＤや相補型金属酸化膜半導体装置などのアレイからなる像検出センサＩＳを含む。
信号光光学系ｓＯＳは信号光対物レンズｓＯの他、その入射反対側に、ホログラム記録担体２を透過した参照光から、記録情報に応じて変調して信号光を生成する空間光変調器ＳＬＭを含む。
本実施形態においては、参照光対物レンズｒＯはその第１有効径から、レーザ光源ＬＤからの参照光を第１開口数で焦点ＦＰに集光する。
＜光学分離手段＞
さらに、参照光光学系ｒＯＳは、参照光対物レンズｒＯと同軸に配置された光学分離手段ＲＯＥを含む。光学分離手段ＲＯＥは、参照光対物レンズｒＯを透過する光束のうち、光軸を含む中央部を記録用参照光ｒＲＢとし、その周囲の外側環状部分を信号光用参照光ｓＲＢとして分離する。光学分離手段ＲＯＥは射出される光束の記録用参照光ｒＲＢに対応するレンズの有効径及び開口数を決定する。すなわち、光学分離手段ＲＯＥは、射出光束の断面積と平行、収束又は発散の波面の状態とを周囲の信号光用参照光ｓＲＢと異なる状態にする。光学分離手段ＲＯＥにより、記録用参照光ｒＲＢは、第１開口数と異なる、例えば、それより小なる第２開口数で参照光対物レンズｒＯからホログラム記録担体２を通過するように生成される。また、第２開口数はゼロでもよく、平行光束の記録用参照光ｒＲＢを生成できる。なお、光学分離手段ＲＯＥにより記録用参照光ｒＲＢを発散光とすることもできるが、この場合、後述の信号光光学系における中央領域の非反射部の面積を考慮しなければならない。
このように、参照光光学系ｒＯＳは記録用参照光ｒＲＢ及び信号光用参照光ｓＲＢを分離してこれらを参照光対物レンズｒＯからホログラム記録担体２に同軸に射出する。
図３に光学分離手段ＲＯＥの一例として透過型の回折光学素子ＤＯＥの使用を示す。参照光対物レンズｒＯの直前光源側に同軸に配置した透過型の回折光学素子ＤＯＥを用いることより、記録用参照光ｒＲＢと信号光用参照光ｓＲＢの焦点距離が互いに異なるようにすることができる。すなわち、図３に示すように、回折光学素子ＤＯＥにより、参照光対物レンズｒＯからの外周の信号光用参照光ｓＲＢの焦点距離ＦＰより、中央の記録用参照光ｒＲＢの焦点距離を極めて長く、例えば無限遠や対向する信号光光学系ｓＯＳにおける空間光変調器ＳＬＭを超えるように、設定することができる。よって、参照光対物レンズｒＯでは信号光用参照光ｓＲＢの第１開口数より記録用参照光ｒＲＢの第２開口数が小となる。
図４は、光軸上で参照光を２つの信号光用参照光ｓＲＢと記録用参照光ｒＲＢに分離する参照光対物レンズｒＯに用いる回折光学素子ＤＯＥを示す。回折光学素子ＤＯＥは、透光性の平板と、その上に形成された複数の位相段差又は凹凸からなる回折輪帯（光軸を中心とした回転対称体）すなわち回折格子の光軸を含む中央領域ＧＲと、その周りの環状領域ＰＲからなる。
回折光学素子ＤＯＥは、その中央領域ＧＲを透過した光束が参照光対物レンズｒＯを透過する際に平行光又は収束光になるように、凹レンズ作用をする回折格子が形成されている。中央領域ＧＲの凹レンズ作用は信号光用参照光ｓＲＢのための第２開口数を規定する。回折光学素子ＤＯＥは後述の信号光光学系の非反射部に対応する。回折光学素子ＤＯＥ（中央領域ＧＲ）の直径は信号光用参照光ｓＲＢのための第２有効径を規定する。一方、環状領域ＰＲは全く何の光学的作用も有しない部分とする。また、中央領域ＧＲに回折格子に代えて凹レンズや凹フレネルレンズを配置してもよい。参照光対物レンズｒＯの信号光用参照光ｓＲＢのための第１有効径は、記録用参照光ｒＲＢのための第２有効径より大とする。光束のガウス分布により中央の強度が高いからである。
図５は、他の光学分離手段ＲＯＥである回折光学素子ＤＯＥを一体化した参照光対物レンズｒＯ２いわゆる２焦点レンズを示す。
２焦点参照光対物レンズｒＯ２はその屈折面の光軸上の中央領域に円環状の回折格子を設けその周りに凸レンズ部を残すものでも、逆に、環状領域に円環状の回折格子を設けその中央領域に凸レンズ部を残すものでもよい。また、中央領域及び環状領域に円環状の回折格子を設けて２焦点参照光対物レンズｒＯ２を構成してもよい。さらに、２焦点参照光対物レンズｒＯ２を非球面レンズとして形成してもよい。
さらに、図６に示すように、光学分離手段ＲＯＥは、非球面レンズとして光軸上の参照光対物レンズｒＯの光軸上の中央部分に一体的に形成された平行平板領域ＰＰＲとすることもできる。この非球面レンズをその主面が光軸に垂直になるように配置すれば（他の例でも同様であるが）、信号光用参照光ｓＲＢは収束され、記録用参照光ｒＲＢは対物レンズ直前に配置した回折光学素子によりホログラム記録担体２中で略平行光となるように分離機能を達成することができる。
＜空間光変調器＞
図２に示すように、ホログラム記録担体２及び焦点ＦＰを透過した発散する信号光用参照光ｓＲＢは、信号光対物レンズｓＯにより平行光に変換され空間光変調器ＳＬＭに導かれる。
信号光対物レンズｓＯと空間光変調器ＳＬＭの間には光軸上に光束の透過又は吸収される領域すなわち非反射部ＮＲが設けられている。または、空間光変調器ＳＬＭにおいて、光軸上に光束の透過又は吸収される領域すなわち非反射部ＮＲが光軸上に設けられ、記録用参照光ｒＲＢが参照光光学系ｒＯＳに戻らない構成となっていてもよい。一方、非反射部ＮＲの周囲の信号光用参照光ｓＲＢの通過領域では、空間光変調器ＳＬＭの機能により、信号光用参照光ｓＲＢが変調かつ反射されて、信号光が生成され、そして、これが信号光対物レンズｓＯによりホログラム記録担体２に集光される。この際、空間光変調器ＳＬＭによって、記録情報に応じて信号光用参照光ｓＲＢを変調して、その偏光状態を記録用参照光ｒＲＢの偏光状態と同一として信号光が生成される。
よって、ホログラム記録担体２中で、偏光状態が同一の入射する記録用参照光ｒＲＢと反射する信号光の干渉によりホログラムが記録される。
注意すべき点は、記録用参照光ｒＲＢの照射時（記録及び再生）に、記録用参照光ｒＲＢは戻らないで、再生時には、再生光のみが参照光光学系ｒＯＳに戻ることである。
記録用参照光ｒＲＢを反射しない非反射部ＮＲは、記録用参照光ｒＲＢを透過させる貫通開口であり、又は透明材料或いは吸収する吸収材料で開口を充填して、形成される。
図７は空間光変調器ＳＬＭの構成例である、信号光対物レンズｓＯ側から順に互いに平行に配置された透過型空間光変調器ＴＳＬＭ及び偏光選択性反射膜ＰＳＲＦからなるものを示す。
透過型空間光変調器ＴＳＬＭは、図８に示すように、光軸近傍で光軸を含む中央領域Ａとその周囲の光軸を含まない空間光変調領域Ｂとに分割されている。空間変調は透過型空間光変調領域Ｂを透過する光束に変調が与えられ、中央領域Ａは上記の非反射部ＮＲである。空間光変調領域Ｂを透過した時点で信号光用参照光ｓＲＢが空間変調される。
透過型の空間光変調領域Ｂは、マトリクス状に分割された複数の画素電極を有する液晶パネルなどで電気的に入射光の一部を画素毎に遮光する機能、又はすべて透過して無空間変調状態とする機能を有する。この空間光変調器ＳＬＭは駆動回路２６に接続され、これからの記録すべきページデータ（平面上の明暗ドットパターンなどの２次元データの情報パターン）に基づいた分布を有するように光束を変調かつ透過して、信号光用参照光ｓＲＢを生成する。透過型空間光変調器ＴＳＬＭとしてＴＮ液晶パネルが用いられる。図７に示すように、空間変調を行わない場合は、透過型空間光変調器ＴＳＬＭを透過した両光束は何の偏光作用も受けず透過する。空間変調を行う場合は、透過型空間光変調器ＴＳＬＭを透過したＰ偏光（紙面平行を示す双方向矢印）は偏光作用も受けＳ偏光（紙面垂直を示す中黒波線丸）に変換され透過する。
さらにまた、図９に示すように、透過型空間光変調器ＴＳＬＭ全体を透過型マトリクス液晶装置として、その駆動回路２６により、所定パターン表示の空間光変調領域Ｂとその内部に中央領域Ａの無変調の光透過領域として非反射部ＮＲを表示するように、構成することもできる。
偏光選択性反射膜ＰＳＲＦは、図７に示すように、互いに直交する偏光方向の光束の一方例えばＰ偏光を透過又は吸収するとともに他方、Ｓ偏光を反射する機能を有する平板状の光学素子である。
透過型空間光変調器ＴＳＬＭと偏光選択性反射膜ＰＳＲＦとの組み合わせの空間光変調器ＳＬＭは、透過型空間光変調器ＴＳＬＭに表示されたパターンに応じたＳ偏光の信号光のみを反射する。
図１０は空間光変調器ＳＬＭの他の例である反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭを示す。反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭは、図に示すように、光軸近傍で光軸を含む上記の非反射部ＮＲの中央領域Ａと、その周囲の光軸を含まない空間光変調領域Ｂと、に分割されているいわゆるＬＣＯＳ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＯｎＳｉｌｉｃｏｎ）装置である。空間光変調領域Ｂで反射される光束にＰ又はＳ偏光の変調が与えられ。反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭにおいて、入射光に変調を与えない場合（非駆動部分）、光束は入射した偏光状態のまま反射され、変調を与えた部分（駆動部分）ではＳ偏光からＰ偏光に偏光方向が変化し反射される。よって、反射光はデータを担持しないＳ偏光成分とデータを担持したＰ偏光成分とを含む。
反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭは、マトリクス状に分割された複数の画素電極を有する液晶パネルなどで電気的に入射光の一部を画素毎に偏光する機能を有する。この反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭは駆動回路２６に接続され、これからの記録すべきページデータ（平面上の明暗ドットパターンなどの２次元データの情報パターン）に基づいた分布を有するように光束偏光方向を変調して、所定偏光成分を含む信号光を生成する。また、反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭは入射及び反射で同一偏光方向を維持することもできる。
反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭを用いる場合、反射する光束に偏光方向の成分を調節することができるので、予め記録用参照光ｒＲＢ及び信号光用参照光ｓＲＢの偏光状態を互いに異ならしめておき、記録用参照光ｒＲＢのみと干渉するように構成できる。記録用参照光ｒＲＢ及び信号光用参照光ｓＲＢの偏光状態を互いに異ならしめるために、いずれかの光路のみに１／２波長板を配置することが考えられる。
＜光学系の他の配置＞
なお、信号光対物レンズｓＯと参照光対物レンズｒＯは焦点位置と開口数が一致していれば、それらの焦点距離が異なっていてもかまわない。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、信号光対物レンズｓＯの有効径を参照光対物レンズｒＯより小さく（図１１Ａ）又は大きく（図１１Ｂ）することができる。ホログラム記録担体２が参照光対物レンズｒＯ又は信号光対物レンズｓＯの焦点距離の大なる側に配置されることにより、ホログラム記録担体２の可動範囲を広めることができる。
＜ホログラム装置の動作＞
ホログラム記録システムでは、ホログラム記録担体２に入射した記録用参照光ｒＲＢと反射して戻る信号光用参照光ｓＲＢとによる光学干渉パターンを回折格子ＤＰとしてホログラム記録担体２内部に保存する。
図１２に示すように、具体的に情報を担持した記録されるホログラムは、記録用参照光ｒＲＢと信号光用参照光ｓＲＢの偏光状態が同じであれば、ホログラム記録Ａ（入射する参照光と反射する信号光）の１種類である。入射時には記録用参照光ｒＲＢと信号光用参照光ｓＲＢの重なりが生じるが、無変調の例えば一様なパターンの無データの記録となる。
したがって、かかるホログラム記録担体から情報を再生するホログラム再生システムでは、図２に示すように、記録用参照光ｒＲＢを透過させると、回折格子ＤＰから再生光のみが生成できる。検出手段の一部でもある参照光対物レンズｒＯにより、再生光を像検出センサＩＳへ導くことができる。
以上の構成によれば、ホログラム記録時には、信号光用参照光ｓＲＢの反射がないため、余分なホログラムが記録されることがない。また、記録用参照光ｒＲＢと信号光用参照光ｓＲＢが互いに対向する方向に伝搬する球面波（記録用参照光ｒＲＢが平行な平面波の場合を除く）と設定できるので、それらの交差角度を比較的大きくとれるため、多重間隔を小さくすることができる。
以上、本実施形態によれば、再生時にも記録用参照光ｒＲＢの反射がないので、必要なホログラムからの再生光のみを受光することができる。その結果、再生ＳＮが向上し安定な再生を行うことができる。
＜ホログラム記録担体＞
図１２に示すように、ホログラム記録担体２は、ホログラム記録層７を保護層８で挟んだ構成である。このホログラム記録担体２には反射層は形成されていない。ホログラム記録層材料には、参照光及び信号光による光学干渉パターンを回折格子（ホログラム）として内部に保存するために、例えば、フォトポリマや、光異方性材料や、フォトリフラクティブ材料や、ホールバーニング材料、フォトクロミック材料など光学干渉パターンを保存できる透光性の光感応材料が用いられる。
保護層８は光透過性材料であり、例えば、ガラス、或いはポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン、ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳなどのプラスチック、紫外線硬化型アクリル樹脂などからなる。
＜第１実施例の記録再生光学系＞
第１実施例の記録再生光学系を図１３〜図１５に示す。
記録再生用のレーザ光源より発せられた光束をコリメートレンズにより平行光にし、Ｐ偏光で参照光対物レンズｒＯに入射させる。
参照光対物レンズｒＯは光軸近傍を透過する光束には何の光学的作用もしないように作られている。具体的には参照光対物レンズｒＯの光軸近傍の曲率が無限大（平行平板領域ＰＰＲ）となっている。これによって参照光対物レンズｒＯ透過後の光軸近傍の光束は平行光の記録用参照光ｒＲＢとなる。
このように、参照光対物レンズｒＯの光軸近傍の平行光束を分離して、ホログラム記録の記録用参照光ｒＲＢとし、それ以外の光軸の周囲の透過光束を信号光用参照光ｓＲＢとする。
次に、参照光対物レンズｒＯを透過した両光束はホログラム記録担体２に入射する。
ホログラム記録担体２を透過した両光束は信号光対物レンズｓＯに入射する。
参照光対物レンズｒＯと同じ開口数ＮＡを有する信号光対物レンズｓＯには、その光軸上の中央領域で参照光対物レンズｒＯと同様の光学的作用を有する平行平板領域ＰＰＲを設けることもできる。これにより、両光束の分離を維持でき、製造時の芯合わせを容易にできる。信号光対物レンズｓＯは平行光で入射した光軸近傍の記録用参照光ｒＲＢを平行光のまま透過し、その他の信号光用参照光ｓＲＢを平行光に変換する。
空間光変調器には透過型空間光変調器ＴＳＬＭ（図９参照）としてＴＮ液晶パネルが用いられる。空間変調を行わない場合は、図１３に示すように、無表示透光状態の透過型空間光変調器ＴＳＬＭを透過した両光束は何の偏光作用も受けず透過する。透過型空間光変調器ＴＳＬＭの背面には偏光選択性反射膜ＰＳＲＦが配置されている。この偏光選択性反射膜ＰＳＲＦはＰ偏光を透過又は吸収するとともにＳ偏光を反射する。
空間変調を行う場合は、図１４に示すように、光軸上の光束の記録用参照光ｒＲＢには変調を行わないパターンを透過型空間光変調器ＴＳＬＭに表示する。このため、偏光選択性反射膜ＰＳＲＦに吸収されるか、透過され、信号光対物レンズｓＯ側に戻ることはない。変調を行わないパターン表示により、透過型空間光変調器ＴＳＬＭ及び偏光選択性反射膜ＰＳＲＦにおける記録用参照光ｒＲＢを反射しない非反射部ＮＲが構成される。
透過型空間光変調器ＴＳＬＭの表示（空間光変調領域）によって、記録用参照光ｒＲＢの周囲の信号光用参照光ｓＲＢには変調が与えられる。ＴＮ液晶によって変調部分はＳ偏光状態になる。その結果、偏光選択性反射膜ＰＳＲＦにより反射され、再び透過型空間光変調器ＴＳＬＭに入射し、偏光状態を再びＰ偏光に戻される。変調されない部分は偏光選択性反射膜ＰＳＲＦにより、吸収されるか、反射される。
このように変調、反射された信号光は信号光対物レンズｓＯを透過しホログラム記録担体２に向け、信号光用参照光ｓＲＢの同一光路でも射出される。信号光は共通の焦点で集光した後、ホログラム記録担体２を透過した時に記録用参照光ｒＲＢと干渉し、参照光対物レンズｒＯを透過し平行光に変換される。
ホログラム記録担体２内のホログラムの記録は、光軸近傍の記録用参照光ｒＲＢの平行光束とこれとは反対方向に伝搬する信号光の干渉により行われる。
ホログラム記録担体２を通過した記録用参照光ｒＲＢは空間光変調器ＳＬＭにおいて変調作用を受けないため、これを通過してしまうので、ホログラム記録担体２側に戻ることがない。また信号光は偏光状態が変化しているので偏光選択性反射膜ＰＳＲＦにより反射されるが、再び同じ空間光変調器ＳＬＭを透過するので偏光状態は記録用参照光ｒＲＢと同じ偏光になる。
その結果、ホログラム記録担体２中で干渉する光束は２種類となり、記録されるホログラムは、ホログラムＡ（入射する記録用参照光ｒＲＢと入射する無変調の信号光用参照光ｓＲＢ）及びホログラムＢ（入射する記録用参照光ｒＲＢと反射する信号光）の２種類である。
ホログラムの再生時には、図１５に示すように、記録時と同一の偏光状態の記録用参照光ｒＲＢを含む光束を参照光対物レンズｒＯに入射させる。光軸近傍の記録用参照光ｒＲＢにより再生されるホログラムはＡ，Ｂであるが、ホログラムＢは入射する無変調の信号光用参照光ｓＲＢであり、その再生信号はホログラム記録担体２裏面の方向に再生される。この再生光はＰ偏光なので偏光選択性反射膜ＰＳＲＦにより透過又は吸収され参照光対物レンズｒＯ側に戻ることはない。一方、ホログラムＡからの再生光（破線）は参照光対物レンズｒＯ側に発生するため、この再生光を受光素子で受けることによって再生信号を得ることができる。
＜第２実施例の記録再生光学系＞
第２実施例の記録再生光学系を図１６〜図１８に示す。
第１実施例では記録用参照光ｒＲＢと信号光用参照光ｓＲＢとが同一の偏光状態の場合であったが、第２実施例では記録用参照光ｒＲＢと信号光用参照光ｓＲＢとが異なる偏光状態の場合である。予め記録用参照光ｒＲＢ及び信号光用参照光ｓＲＢの偏光状態を互いに異ならしめるために、記録用参照光ｒＲＢの光路のみに１／２波長板を配置する。さらに、第２実施例では記録用参照光ｒＲＢと信号光用参照光ｓＲＢの分離のために回折光学素子を用い、かつ、再生光の分離のために反射型偏光空間光変調器を用いている。
発明者は複合機能の光学分離手段として第２光学分離手段ＲＯＥ２を提案する。
図１６に示すように、第２光学分離手段ＲＯＥ２は、光軸上の所定半径の面積内において光源側から順に積層された、Ｓ偏光光束の偏光状態をＰ偏光に変換する１／２波長板１／２λと、凹レンズ機能を有する回折光学素子ＤＯＥと、からなる光学分離素子である。この光学分離素子は透光性の平板と、その光軸上の中央領域の所定半径内の積層された１／２波長板及び凹レンズ機能回折光学素子ＤＯＥからなり、記録用参照光ｒＲＢの透過光束の径を規定する。この凹レンズ機能回折光学素子ＤＯＥは参照光対物レンズｒＯと組み合わせた状態でホログラム記録担体２中で平行光束となるように設定されている。従って、この第２光学分離手段ＲＯＥ２及び参照光対物レンズｒＯを透過する光束は、光軸上の平行光の記録用参照光ｒＲＢと、その周辺部分の環状光束の信号光用参照光ｓＲＢとに分離される。記録用参照光ｒＲＢと信号光用参照光ｓＲＢとは９０度偏光状態が異なる。なお、第２実施例では記録用参照光ｒＲＢと信号光用参照光ｓＲＢを分離する１／２波長板１／２λと回折光学素子を一体化した第２光学分離手段ＲＯＥ２を示したが、それぞれ個別に分けて光軸上に離間配置して構成することもできる。
このように、図１６に示すように、第２光学分離手段ＲＯＥ２により参照光対物レンズｒＯの光軸近傍部分のＳ偏光の平行光束を分離してＰ偏光の記録用参照光ｒＲＢとし、それ以外の光軸の周囲の透過光束をＳ偏光の信号光用参照光ｓＲＢとする。
参照光対物レンズｒＯを透過した両光束はホログラム記録担体２に入射する。
ホログラム記録担体２を透過した両光束は信号光対物レンズｓＯに入射する。
信号光対物レンズｓＯは、光軸近傍の領域にて平行光で入射した記録用参照光ｒＲＢを集光し、その周辺部分の信号光用参照光ｓＲＢを平行光に変換する。
信号光対物レンズｓＯは、光軸近傍の記録用参照光ｒＲＢを反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭの光軸上で非常に小さな光スポットとして集光する。その記録用参照光ｒＲＢを透過するようなピンホール（非反射部ＮＲ）が反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭに設けられている。また、上記第１実施例でも同様であるが、空間光変調器とは別体として、非反射部ＮＲとして記録用参照光ｒＲＢを吸収するように空間フィルタなどを反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭの光軸上に配置してもよい。記録用参照光ｒＲＢは反射されないため信号光対物レンズｓＯ側には戻らない。
反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭにおいて、入射光に変調を与えない場合は、図１６に示すように、信号光用参照光ｓＲＢは入射したＳ偏光状態のまま反射される。Ｓ偏光の信号光用参照光ｓＲＢとＰ偏光の記録用参照光ｒＲＢとは干渉しない。
反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭにおいて、入射光に変調を与る場合は、図１７に示すように、変調を与えた部分はＳ偏光が変換されＰ偏光で反射される。このように変調、反射されたＰ偏光の信号光は信号光対物レンズｓＯを透過しホログラム記録担体２に向け、信号光用参照光ｓＲＢの同一光路でも射出される。信号光は共通の焦点で集光した後、ホログラム記録担体２を透過した時に記録用参照光ｒＲＢと干渉し、参照光対物レンズｒＯを透過し平行光に変換される。
ホログラム記録担体２内のホログラムの記録は、光軸近傍の記録用参照光ｒＲＢの平行光束とこれとは反対方向に伝搬する信号光の干渉により行われる。
ホログラム記録担体２を通過した記録用参照光ｒＲＢは、反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭ上のピンホールにより透過又は吸収されるので、ホログラム記録担体２側に戻ることがない。また信号光は、偏光状態が変化して反射されるため、ホログラム記録担体２に入射する記録用参照光ｒＲＢと同一のＰ偏光となる。その結果、図１７に示すように、ホログラム記録担体２中で干渉する光束は１種類となり、記録されるホログラムはホログラムＡ（入射する記録用参照光ｒＲＢと反射する変調された信号光）のみである。
ホログラムの再生時には、図１８に示すように、記録時と同一の偏光状態の記録用参照光ｒＲＢを参照光対物レンズｒＯに入射させる。光軸近傍の記録用参照光ｒＲＢはＰ偏光になり平行光のままホログラム記録担体２に入射する。これによって再生されるホログラムは１つのみで偏光方向はＰ偏光である。
記録用参照光ｒＲＢは信号光対物レンズｓＯを透過したのち反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭ上のピンホール又は空間フィルタにより透過又は吸収されるので、信号光対物レンズｓＯ側に戻ることはない。また記録用参照光ｒＲＢとともに周辺部の光線があったとしても空間変調器の作用をＯＦＦ（Ｓ偏光をＳ偏光で反射）してあれば反射光はＳ偏光状態なので再生されるホログラムとは偏光状態が異なるので、偏光ビームスプリッタを用いて容易に分離できる。
＜ピックアップの動作＞
図１９は、第２実施例の記録再生光学系を用いたピックアップの構成を示す。
まず、レーザ光源ＬＤから射出されたＳ偏光の発散コヒーレント光は、コリメータレンズＣＬで平行光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され第２光学分離手段ＲＯＥ２を経て、参照光対物レンズｒＯに入射する。
参照光対物レンズｒＯは、第２光学分離手段ＲＯＥ２の回折格子の光学的作用と併せることによって、光軸近傍の光束部分を記録用参照光ｒＲＢのＰ偏光の平行光を射出し同時に、第２光学分離手段ＲＯＥ２のレンズ作用を受けていない周囲の光束（記録用参照光ｒＲＢ）をＳ偏光の収束光束として射出する。
Ｓ偏光の信号光用参照光ｓＲＢとＰ偏光の記録用参照光ｒＲＢは、参照光対物レンズｒＯによってホログラム記録担体２へ集光されるが、干渉はしない。
ホログラム記録担体２を透過した両光束は信号光対物レンズｓＯに入射し、光軸近傍ので入射した記録用参照光ｒＲＢが集光され、その周辺部分の信号光用参照光ｓＲＢが平行光に変換される。
収束するＰ偏光の記録用参照光ｒＲＢは反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭの光軸上の非反射部ＮＲで透過され、Ｓ偏光の信号光用参照光ｓＲＢは非反射部ＮＲ周囲の領域で反射される。なお、反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭの光軸背面に、パワーモニタを設けることにより、透過した記録用参照光ｒＲＢにより光源の状態をモニタすることができる。記録用参照光ｒＲＢは反射されないため信号光対物レンズｓＯ側には戻らない。
無変調動作を行う場合、反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭにおいて、入射光に変調を与えないときは、図１９に示すように、信号光用参照光ｓＲＢは入射したＳ偏光状態のまま反射され、入射時と同一光路で光源に戻る（図１９の２点鎖線）。記録用参照光ｒＲＢ及び信号光用参照光ｓＲＢの両光束は偏光状態が異なるのでホログラムが記録されない。
一方、記録動作時では図２０に示すように、反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭの非反射部ＮＲ周囲の領域で反射される記録用参照光ｒＲＢは、Ｓ偏光からＰ偏光へ変換されて信号光として反射される。空間光変調器ＳＬＭで反射した信号光用参照光ｓＲＢは、記録すべき空間変調パターンにより回折を受けかつ偏光状態が記録用参照光ｒＲＢと同じとなり、信号光として、平行光束のまま信号光対物レンズｓＯへ向かう。このように変調、反射されたＰ偏光の信号光は、信号光対物レンズｓＯを透過しホログラム記録担体２に向け射出され、ホログラム記録担体２を透過した時に、Ｐ偏光の信号光とＰ偏光の記録用参照光ｒＲＢとが干渉し、ホログラム記録される。
反射されホログラム記録担体を通過したＰ偏光の信号光（図２０の２点鎖線）は、参照光対物レンズｒＯ、第２光学分離手段ＲＯＥ２、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過して像検出センサＩＳ上に結像する。ここで結像状態をモニタすることができる。
図２１は、ピックアップにおける再生動作を示す。
上記記録動作と同様に、レーザ光源ＬＤからの射出されたＳ偏光の光束を、コリメータレンズＣＬ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、第２光学分離手段ＲＯＥ２、参照光対物レンズｒＯを介して、ホログラム記録担体２を通過するように、照射する。第２光学分離手段ＲＯＥ２により、光束光軸近傍のＰ偏光の記録用参照光ｒＲＢが生成され、その周囲はＳ偏光の光束となる。
そしてＰ偏光の記録用参照光ｒＲＢがホログラム記録担体２の回折格子を通過すると、そこから再生光が生成される。再生光（図２１の破線）は、参照光対物レンズｒＯ、第２光学分離手段ＲＯＥ２、偏光ビームスプリッタＰＢＳを経て、像検出センサＩＳ上に結像する。この像検出センサＩＳによってホログラムに記録した信号が再生される。
以上のように、本実施形態は、記録用参照光ｒＲＢが略平行光束であり、かつ、信号光の領域と記録用参照光の領域が空間的に分離された空間光変調器によって記録用参照光ｒＲＢが反射しないように設定されているので、ホログラム記録担体２中で干渉する光束が最低限に抑えられるため、不要なホログラムが多数記録されることがない。
本実施形態は記録用参照光ｒＲＢが平行光であるので、ホログラム記録担体２との位置決めは簡便でよいため、フォーカスサーボやトラッキングサーボなどの高精度の位置決めは簡略化できる。
記録されるホログラムが１つのみであるため再生時のＳ／Ｎ劣化や記録媒体材料の劣化を最小限にとどめることができる。空間光変調器ＳＬＭで記録用参照光ｒＲＢを反射しないように設定でき信号再生用センサに入射しないので、記録用参照光ｒＲＢを分離するフィルタ等を信号再生用センサに設ける必要がない。
記録用参照光ｒＲＢが平行光であるため、ピックアップとホログラム記録担体２間の位置関係が高精度を要せず、特にサーボ制御を用いなくとも再生が可能である。
＜他のホログラム装置＞
他のホログラム記録再生装置の概観図を図２２に示す。
本実施形態において、記録用参照光ｒＲＢを平行光（平面波）とした場合、ホログラム記録担体２を水平方向に移動させて重ねて記録するシフト多重記録を行うことができない。なお、記録用参照光ｒＲＢを小さい開口数とし、そのレンズ有効径と空間光変調記の非反射部とを適宜設定すれば、シフト多重記録は可能である。
そこで、この多重記録方式は角度多重方式を採用する。その結果、記録装置を、図２２に示すように、第２実施例のピックアップを備え、その光軸に垂直な回転軸を有する回転支持部ＳＳＲにホログラム記録担体２を装着して回転駆動自在に保持させるように構成する。さらに、ピックアップの光軸に垂直でかつ互いに垂直なＸＹＺ方向に支持部ＳＳＲを移動並進移動自在になす駆動ステージＤＳを設ける。これら回転支持部ＳＳＲ及び駆動ステージＤＳを備えたホログラム記録再生装置によって、ホログラム記録担体２をピックアップ光軸と垂直に交わる軸を中心に回転させ、ホログラムを角度多重記録する。図２３に示すように、ホログラム記録担体２の回転角度を予め設定した角度θだけ回転させたら、その領域Ｙ１で記録を終了し、次の領域Ｙ２にホログラム記録担体２を移動させる（ホログラム群間隔ＨＤ）。
この場合、一度の角度多重記録方式で記録するホログラム群を１つの記録単位とし各々のホログラム群がオーバーラップしないように記録する。図２４に、角度多重記録によって行われる角度多重領域を複数個平面的に並べて各々のホログラム群を分離するフォーマットを示す。図２４に示すように、ホログラム記録担体２においてホログラム群分離フォーマットを碁盤の目状に設定しておき、各目毎に角度多重記録した領域を割付して、ホログラムＨがオーバーラップしないように記録する。オーバーラップすると１つ前の領域のホログラムが平面波で再生されてしまうからである。例えばホログラム記録担体２を移動させ記録位置を特定する場合の位置決めマークとホログラム群を分離するためのマークを保護層上に形成することが考えられる。この記録動作を繰り返すことによってホログラム記録担体２全面を記録完了することができる。参照光対物レンズｒＯと信号光対物レンズｓＯは互いに位置決めされた状態で固定されている必要がある。記録用参照光ｒＲＢが平行光であるのでホログラム記録担体２との位置決めは簡便でよいためフォーカスサーボやトラッキングサーボなどの高精度の位置決めは不要となる。
また、再生専用のピックアップ装置の場合、信号光対物レンズｓＯ以降の光学系が不要になる。
この実施形態では記録用参照光ｒＲＢが平行光（平面波）のため多重方式は角度多重方式とするので、記録用参照光ｒＲＢと信号光のＭｉｘ角度を比較的大きくとれるので多重角度を小さくでき１箇所に記録するホログラムの数を増やすことができる。
一度に多重記録し終える角度多重領域を複数設けることでホログラム記録担体２のポテンシャルを使い切ることができる。
＜更なる他のホログラム装置＞
第２実施例では記録用参照光ｒＲＢと信号光用参照光ｓＲＢとが異なる偏光状態の場合であったが、この更なる他の実施例では円偏光状態の場合である。円偏光のために、両者の光路に１／４波長板を配置する。さらに、この実施例でも記録用参照光ｒＲＢと信号光用参照光ｓＲＢの分離のためにレンズ、回折光学素子などを用い得る。１／４波長板により、参照光と再生光の分離が容易となる。
この実施例においては反射型偏光空間光変調器ＲＰＳＬＭに代えて、いわゆるＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）（登録商標）など反射型空間光変調器ＤＭＤを用いる。この反射型空間光変調器ＤＭＤは、図２５に示すように、光軸近傍で光軸を含む上記の非反射部ＮＲの中央領域Ａと、その周囲の光軸を含まない空間光変調領域Ｂと、に分割されている。少なくとも空間光変調領域Ｂは例えばシリコン基板上に無数に敷き詰められた例えばマトリクス状に極小の複数の鏡を備え、これら鏡で光を部分的に分割して反射させる部分である。中央領域Ａは貫通開口、光吸収部分或いは空間光変調領域Ｂとは異なる方向に光を反射するように制御するなど、記録用又は再生用参照光が戻らない構成とされている。
反射型空間光変調器ＤＭＤは駆動回路２６に接続され、これからの記録すべきページデータ（平面上の明暗ドットパターンなどの２次元データの情報パターン）に基づいた分布を有するように光の偏向方向を変調して、所定偏向方向（入射角ゼロ度の方向へ正反射させる方向）の光を含む信号光を生成する。
反射型空間光変調器ＤＭＤを用いる場合、反射する光束に偏光方向の成分を調節することができないので、反射光束分離ために光路に１／４波長板を配置する。
更なる他のホログラム記録再生装置の概観図を図２６〜図２７に示す。
記録動作時では図２６に示すように、レーザ光源ＬＤから射出されたＳ偏光の発散コヒーレント光は、コリメータレンズＣＬで平行光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、光学分離手段ＲＯＥ及び１／４波長板１／４λを経て、参照光対物レンズｒＯに入射する。
参照光対物レンズｒＯは、光学分離手段ＲＯＥの回折格子の光学的作用と併せることによって、光軸近傍の光束部分を記録用参照光ｒＲＢのＰ偏光の平行光を射出し同時に、光学分離手段ＲＯＥのレンズ作用を受けていない周囲の光束（記録用参照光ｒＲＢ）を円偏光の収束光束として射出する。
円偏光の信号光用参照光ｓＲＢとＰ偏光の記録用参照光ｒＲＢは、参照光対物レンズｒＯによってホログラム記録担体２へ集光され、干渉する。
ホログラム記録担体２を透過した両光束は信号光対物レンズｓＯに入射し、光軸近傍ので入射した記録用参照光ｒＲＢが集光され、その周辺部分の信号光用参照光ｓＲＢが平行光に変換される。
収束する記録用参照光ｒＲＢは反射型空間光変調器ＤＭＤの光軸上の非反射部ＮＲで例えば透過され、信号光用参照光ｓＲＢは非反射部ＮＲ周囲の領域で反射される。記録用参照光ｒＲＢは反射されないため信号光対物レンズｓＯ側には戻らない。
反射型空間光変調器ＤＭＤで反射した信号光用参照光ｓＲＢは、記録すべき空間変調パターンにより回折を受け、信号光として、平行光束のまま信号光対物レンズｓＯへ向かう。このように変調、反射された信号光は、信号光対物レンズｓＯを透過しホログラム記録担体２に向け射出され、ホログラム記録担体２を透過した時に、入射する記録用参照光ｒＲＢと干渉し、ホログラム記録される。
反射されホログラム記録担体を通過した円偏光の信号光（図２６の２点鎖線）は、参照光対物レンズｒＯ、１／４波長板１／４λを経てＰ偏光となり、光学分離手段ＲＯＥ、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過して像検出センサＩＳ上に結像する。ここで結像状態をモニタすることができる。
図２７は、ピックアップにおける再生動作を示す。
上記記録動作と同様に、レーザ光源ＬＤからの射出されたＳ偏光の光束を、コリメータレンズＣＬ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、光学分離手段ＲＯＥ、１／４波長板１／４λ、参照光対物レンズｒＯを介して、ホログラム記録担体２を通過するように、照射する。光学分離手段ＲＯＥにより、光束光軸近傍の再生用参照光ｒＲＢが生成される。
そして１／４波長板１／４λで円偏光となった再生用参照光ｒＲＢがホログラム記録担体２の回折格子を通過すると、そこから再生光が生成される。再生光（図２７の破線）は、参照光対物レンズｒＯ、１／４波長板１／４λを経てＰ偏光となり、光学分離手段ＲＯＥ、偏光ビームスプリッタＰＢＳを経て、像検出センサＩＳ上に結像する。この像検出センサＩＳによってホログラムに記録した信号が再生される。
以上のように、本実施形態でも、記録用参照光ｒＲＢが略平行光束であり、かつ、信号光の領域と記録用参照光の領域が空間的に分離された空間光変調器によって記録用参照光ｒＲＢが反射しないように設定されているので、ホログラム記録担体２中での干渉光束を或る程度抑えることができる。FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view showing a hologram record carrier for explaining conventional hologram recording.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a hologram device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a diffractive optical element and an objective lens according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a front view of the diffractive optical element according to the embodiment of the present invention viewed from the optical axis.
5 and 6 are schematic cross-sectional views illustrating a diffractive optical element and an objective lens according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view seen from the optical axis of the spatial light modulator of the hologram device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a front view as seen from the optical axis of the spatial light modulator of the pickup of the hologram apparatus according to the embodiment of the present invention.
9 and 10 are front views as seen from the optical axis of the spatial light modulator of the pickup of the hologram apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram illustrating a hologram apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic partial cross-sectional view illustrating a hologram record carrier in an embodiment according to the present invention.
13 to 15 are schematic configuration diagrams for explaining the pickup recording / reproducing optical system of the hologram apparatus according to the embodiment of the present invention.
16 to 18 are schematic configuration diagrams for explaining a pickup recording / reproducing optical system of a hologram apparatus according to another embodiment of the present invention.
19 to 21 are schematic configuration diagrams for explaining pickup of a hologram apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a schematic perspective view for explaining a pickup of a hologram apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a schematic partial cross-sectional view illustrating a hologram recording method onto a hologram record carrier according to another embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a schematic partial plan view for explaining a hologram recording method onto a hologram record carrier according to another embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a front view seen from the optical axis of the spatial light modulator of the pickup of the hologram apparatus according to another embodiment of the present invention.
26 and 27 are schematic configuration diagrams for explaining the pickup of a hologram apparatus according to another embodiment of the present invention.
Detailed Description of the Invention
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<Hologram device>
FIG. 2 schematically shows an optical pickup device in the hologram apparatus of the embodiment.
In the pickup 23 of the hologram apparatus, a reference light optical system rOS and a signal light optical system sOS are provided independently with the hologram record carrier 2 interposed therebetween. These optical system pairs are arranged opposite to each other on the optical axis with the hologram record carrier 2 interposed therebetween. The reference light optical system rOS has a reference light objective lens rO that generates a recording reference light rRB and receives a reproduction signal. The signal light optical system sOS includes a signal light objective lens sO that performs spatial modulation of signals. The reference light objective lens rO and the signal light objective lens sO are arranged so that both have a common focal point FP.
In the hologram apparatus, the hologram recording is performed so that the hologram recording carrier 2 is disposed between the common focus FP of the reference light objective lens rO and the signal light objective lens sO and the reference light objective lens rO or the signal light objective lens sO. A support portion SS that holds the carrier 2 so as to be freely mounted and movable is provided.
The reference light optical system rOS of the hologram apparatus includes a reference light objective lens rO, a laser light source LD for hologram recording and reproduction as a light source for generating coherent reference light, and optical elements such as a collimator lens and a polarization beam splitter. And an image detection sensor IS composed of an array such as a CCD or a complementary metal oxide semiconductor device.
In addition to the signal light objective lens sO, the signal light optical system sOS includes a spatial light modulator SLM that modulates signal light from the reference light transmitted through the hologram record carrier 2 to generate signal light on the opposite side of the incident light. Including.
In the present embodiment, the reference light objective lens rO condenses the reference light from the laser light source LD to the focal point FP with the first numerical aperture from the first effective diameter.
<Optical separation means>
Further, the reference light optical system rOS includes optical separation means ROE disposed coaxially with the reference light objective lens rO. The optical separation means ROE separates the central portion including the optical axis of the light beam passing through the reference light objective lens rO as the recording reference light rRB and the surrounding outer annular portion as the signal light reference light sRB. The optical separation means ROE determines the effective diameter and numerical aperture of the lens corresponding to the recording reference light rRB of the emitted light beam. In other words, the optical separation means ROE changes the cross-sectional area of the emitted light beam and the state of the wavefront of parallel, convergence or divergence different from the surrounding signal light reference light sRB. The reference light rRB for recording is generated by the optical separation means ROE so as to pass through the hologram recording carrier 2 from the reference light objective lens rO with a second numerical aperture different from the first numerical aperture, for example. Further, the second numerical aperture may be zero, and the recording reference light rRB of parallel light flux can be generated. Note that the recording reference light rRB can also be diverged by the optical separation means ROE, but in this case, the area of the non-reflecting portion in the central region in the signal light optical system described later must be taken into consideration.
Thus, the reference light optical system rOS separates the recording reference light rRB and the signal light reference light sRB and emits them coaxially from the reference light objective lens rO to the hologram recording carrier 2.
FIG. 3 shows the use of a transmissive diffractive optical element DOE as an example of the optical separation means ROE. By using the transmission type diffractive optical element DOE coaxially disposed on the light source side immediately before the reference light objective lens rO, the focal lengths of the recording reference light rRB and the signal light reference light sRB can be made different from each other. . That is, as shown in FIG. 3, the diffractive optical element DOE causes the focal length of the central recording reference beam rRB to be much longer than the focal length FP of the outer peripheral signal beam reference beam sRB from the reference beam objective lens rO. For example, it can be set so as to exceed the spatial light modulator SLM in the signal light optical system sOS facing the infinity. Therefore, in the reference light objective lens rO, the second numerical aperture of the recording reference light rRB is smaller than the first numerical aperture of the signal light reference light sRB.
FIG. 4 shows a diffractive optical element DOE used for a reference light objective lens rO that separates reference light into two signal light reference light sRB and recording reference light rRB on the optical axis. The diffractive optical element DOE includes a translucent flat plate and a diffraction ring zone (a rotationally symmetric body with the optical axis as a center) formed thereon, which includes a plurality of phase steps or irregularities, that is, a center including the optical axis of the diffraction grating. It consists of a region GR and an annular region PR around it.
The diffractive optical element DOE is formed with a diffraction grating that acts as a concave lens so that the light beam transmitted through the central region GR becomes parallel light or convergent light when passing through the reference light objective lens rO. The concave lens action in the central region GR defines the second numerical aperture for the signal light reference light sRB. The diffractive optical element DOE corresponds to a non-reflecting portion of a signal light optical system described later. The diameter of the diffractive optical element DOE (central region GR) defines the second effective diameter for the signal light reference light sRB. On the other hand, the annular region PR is a portion having no optical action. Further, a concave lens or a concave Fresnel lens may be arranged in the central region GR instead of the diffraction grating. The first effective diameter for the signal light reference light sRB of the reference light objective lens rO is larger than the second effective diameter for the recording reference light rRB. This is because the intensity at the center is high due to the Gaussian distribution of the luminous flux.
FIG. 5 shows a so-called bifocal lens, a reference light objective lens rO2 in which a diffractive optical element DOE as another optical separating means ROE is integrated.
Even if the bifocal reference light objective lens rO2 has an annular diffraction grating in the central region on the optical axis of the refracting surface and leaves a convex lens around it, conversely, an annular diffraction grating is provided in the annular region. A convex lens portion may be left in the central region. Further, the bifocal reference beam objective lens rO2 may be configured by providing an annular diffraction grating in the central region and the annular region. Further, the bifocal reference beam objective lens rO2 may be formed as an aspheric lens.
Further, as shown in FIG. 6, the optical separation means ROE may be a parallel plate region PPR formed integrally with the central portion on the optical axis of the reference light objective lens rO on the optical axis as an aspherical lens. it can. If this aspherical lens is arranged so that its main surface is perpendicular to the optical axis (as in other examples), the signal light reference light sRB is converged and the recording reference light rRB is immediately before the objective lens. The separating function can be achieved so that the diffractive optical element arranged in the light beam becomes substantially parallel light in the hologram record carrier 2.
<Spatial light modulator>
As shown in FIG. 2, the diverging signal light reference light sRB transmitted through the hologram record carrier 2 and the focal point FP is converted into parallel light by the signal light objective lens sO and guided to the spatial light modulator SLM.
Between the signal light objective lens sO and the spatial light modulator SLM, a region where a light beam is transmitted or absorbed, that is, a non-reflective portion NR is provided on the optical axis. Alternatively, in the spatial light modulator SLM, a region where a light beam is transmitted or absorbed, that is, a non-reflective portion NR is provided on the optical axis, and the recording reference light rRB does not return to the reference light optical system rOS. It may be. On the other hand, in the pass region of the signal light reference light sRB around the non-reflecting part NR, the signal light reference light sRB is modulated and reflected by the function of the spatial light modulator SLM, and signal light is generated, and This is condensed on the hologram record carrier 2 by the signal light objective lens sO. At this time, the spatial light modulator SLM modulates the signal light reference light sRB according to the recording information, and the signal light is generated with the polarization state being the same as the polarization state of the recording reference light rRB.
Therefore, a hologram is recorded in the hologram record carrier 2 by interference between the incident recording reference light rRB having the same polarization state and the reflected signal light.
It should be noted that the recording reference light rRB does not return when the recording reference light rRB is irradiated (recording and reproduction), and only the reproduction light returns to the reference light optical system rOS during reproduction.
The non-reflective portion NR that does not reflect the recording reference light rRB is a through-opening that transmits the recording reference light rRB, or is formed by filling the opening with a transparent material or an absorbing material that absorbs the recording reference light rRB.
FIG. 7 shows a configuration example of the spatial light modulator SLM, which includes a transmissive spatial light modulator TSLM and a polarization selective reflection film PSRF arranged in parallel with each other in order from the signal light objective lens sO side.
As shown in FIG. 8, the transmissive spatial light modulator TSLM is divided into a central region A including the optical axis in the vicinity of the optical axis and a spatial light modulating region B not including the surrounding optical axis. In the spatial modulation, the light beam transmitted through the transmissive spatial light modulation region B is modulated, and the central region A is the non-reflecting portion NR. When the light passes through the spatial light modulation region B, the signal light reference light sRB is spatially modulated.
The transmissive spatial light modulation region B has a function of electrically shielding a part of incident light for each pixel in a liquid crystal panel having a plurality of pixel electrodes divided in a matrix shape, or transmitting all and no spatial modulation. It has a function to make a state. This spatial light modulator SLM is connected to the drive circuit 26, and modulates and transmits the light flux so as to have a distribution based on the page data to be recorded (information pattern of two-dimensional data such as bright and dark dot patterns on a plane). Thus, the signal light reference light sRB is generated. A TN liquid crystal panel is used as the transmissive spatial light modulator TSLM. As shown in FIG. 7, when spatial modulation is not performed, both light beams transmitted through the transmissive spatial light modulator TSLM are transmitted without undergoing any polarization action. In the case of performing spatial modulation, P-polarized light (bidirectional arrow indicating parallel to the paper surface) transmitted through the transmissive spatial light modulator TSLM is also subjected to polarization action and converted to S-polarized light (middle black wavy circle indicating perpendicular to the paper surface) and transmitted. .
Furthermore, as shown in FIG. 9, the entire transmissive spatial light modulator TSLM is used as a transmissive matrix liquid crystal device, and the drive circuit 26 uses the drive circuit 26 to provide a spatial light modulation area B with a predetermined pattern display and a central area A in the interior thereof. It can also be configured to display the non-reflecting part NR as the modulated light transmission region.
As shown in FIG. 7, the polarization-selective reflective film PSRF is a flat optical element having a function of transmitting or absorbing one of light beams having polarization directions orthogonal to each other, for example, P-polarized light and reflecting S-polarized light. .
The spatial light modulator SLM, which is a combination of the transmissive spatial light modulator TSLM and the polarization selective reflection film PSRF, reflects only the S-polarized signal light corresponding to the pattern displayed on the transmissive spatial light modulator TSLM.
FIG. 10 shows a reflective polarization spatial light modulator RPSLM, which is another example of the spatial light modulator SLM. As shown in the drawing, the reflective polarization spatial light modulator RPSLM includes a central region A of the non-reflecting part NR including the optical axis in the vicinity of the optical axis, and a spatial light modulating region B not including the surrounding optical axis. Are so-called LCOS (Liquid Crystal On Silicon) devices. The light beam reflected by the spatial light modulation region B is modulated with P or S polarization. In the reflective polarization spatial light modulator RPSLM, when the incident light is not modulated (non-driving portion), the light beam is reflected in the incident polarization state, and the modulated portion (driving portion) is changed from S-polarized light to P-polarized light. The direction of polarization changes and is reflected. Thus, the reflected light includes an S-polarized component that does not carry data and a P-polarized component that carries data.
The reflective polarization spatial light modulator RPSLM has a function of electrically polarizing a part of incident light for each pixel in a liquid crystal panel having a plurality of pixel electrodes divided in a matrix. This reflection type polarization spatial light modulator RPSLM is connected to the drive circuit 26, and the light flux polarization so as to have a distribution based on the page data to be recorded from now on (information pattern of two-dimensional data such as bright and dark dot patterns on a plane). The direction is modulated to generate signal light including a predetermined polarization component. Also, the reflective polarization spatial light modulator RPSLM can maintain the same polarization direction during incidence and reflection.
When the reflective polarization spatial light modulator RPSLM is used, the polarization direction component of the reflected light beam can be adjusted, so that the polarization states of the recording reference light rRB and the signal light reference light sRB are different from each other in advance. It can be configured to interfere with only the recording reference beam rRB. In order to make the polarization states of the recording reference light rRB and the signal light reference light sRB different from each other, it is conceivable to arrange a half-wave plate only in one of the optical paths.
<Other arrangements of optical system>
The signal light objective lens sO and the reference light objective lens rO may have different focal lengths as long as their focal positions and numerical apertures match. As shown in FIGS. 11A and 11B, the effective diameter of the signal light objective lens sO can be made smaller (FIG. 11A) or larger (FIG. 11B) than the reference light objective lens rO. By disposing the hologram record carrier 2 on the larger side of the focal length of the reference light objective lens rO or the signal light objective lens sO, the movable range of the hologram record carrier 2 can be widened.
<Operation of hologram device>
In the hologram recording system, an optical interference pattern by the recording reference light rRB incident on the hologram recording carrier 2 and the signal light reference light sRB reflected and returned is stored inside the hologram recording carrier 2 as a diffraction grating DP.
As shown in FIG. 12, the hologram to be recorded specifically carrying information has hologram recording A (with the incident reference light and the reference light rRB and the reference light for signal light sRB being in the same polarization state). One type of reflected signal light). At the time of incidence, the recording reference light rRB and the signal light reference light sRB overlap, but no data is recorded in a non-modulated pattern, for example, a uniform pattern.
Therefore, in the hologram reproduction system for reproducing information from the hologram record carrier, as shown in FIG. 2, when the recording reference light rRB is transmitted, only the reproduction light can be generated from the diffraction grating DP. The reproduction light can be guided to the image detection sensor IS by the reference light objective lens rO which is also a part of the detection means.
According to the above configuration, during hologram recording, no extra hologram is recorded because there is no reflection of the signal light reference light sRB. In addition, since the recording reference light rRB and the signal light reference light sRB can be set as spherical waves (except for the case where the recording reference light rRB is a parallel plane wave) propagating in a direction opposite to each other, the crossing angles of them are compared. Therefore, the multiplex interval can be reduced.
As described above, according to the present embodiment, since there is no reflection of the recording reference light rRB even during reproduction, only the reproduction light from the necessary hologram can be received. As a result, the reproduction SN is improved and stable reproduction can be performed.
<Hologram record carrier>
As shown in FIG. 12, the hologram record carrier 2 has a configuration in which a hologram recording layer 7 is sandwiched between protective layers 8. No reflection layer is formed on the hologram record carrier 2. In the hologram recording layer material, for example, a photopolymer, a photo-anisotropic material, a photorefractive material, or hole burning is used to store an optical interference pattern by reference light and signal light as a diffraction grating (hologram). A light-transmitting photosensitive material that can store an optical interference pattern, such as a material or a photochromic material, is used.
The protective layer 8 is a light transmissive material, and is made of, for example, glass, polycarbonate, amorphous polyolefin, polyimide, PET, PEN, PES or other plastics, ultraviolet curable acrylic resin, or the like.
<Recording / Reproducing Optical System of First Example>
The recording / reproducing optical system of the first embodiment is shown in FIGS.
A light beam emitted from a recording / reproducing laser light source is collimated by a collimator lens and is incident on a reference light objective lens rO as P-polarized light.
The reference light objective lens rO is made so as not to have any optical action on the light beam transmitted in the vicinity of the optical axis. Specifically, the curvature in the vicinity of the optical axis of the reference light objective lens rO is infinite (parallel plate region PPR). Thus, the light beam near the optical axis after passing through the reference light objective lens rO becomes parallel recording reference light rRB.
In this way, the parallel light beam in the vicinity of the optical axis of the reference light objective lens rO is separated into the recording reference light rRB for hologram recording, and the transmitted light beam around the other optical axis is used as the signal light reference light sRB. .
Next, both light beams that have passed through the reference light objective lens rO are incident on the hologram record carrier 2.
Both light beams that have passed through the hologram record carrier 2 enter the signal light objective lens sO.
The signal light objective lens sO having the same numerical aperture NA as that of the reference light objective lens rO may be provided with a parallel plate region PPR having the same optical action as that of the reference light objective lens rO in the central region on the optical axis. . Thereby, separation of both light fluxes can be maintained, and centering during manufacturing can be facilitated. The signal light objective lens sO transmits the recording reference light rRB near the optical axis incident as parallel light as parallel light, and converts the other signal light reference light sRB into parallel light.
As the spatial light modulator, a TN liquid crystal panel is used as the transmissive spatial light modulator TSLM (see FIG. 9). When spatial modulation is not performed, as shown in FIG. 13, both light beams that have passed through the transmissive spatial light modulator TSLM in the non-transmission light-transmitting state are transmitted without receiving any polarization action. A polarization selective reflection film PSRF is disposed on the back surface of the transmissive spatial light modulator TSLM. This polarization selective reflection film PSRF transmits or absorbs P-polarized light and reflects S-polarized light.
When performing spatial modulation, as shown in FIG. 14, a pattern that does not modulate the recording reference light rRB of the light beam on the optical axis is displayed on the transmissive spatial light modulator TSLM. For this reason, it is absorbed or transmitted by the polarization selective reflection film PSRF and does not return to the signal light objective lens sO side. The non-reflective portion NR that does not reflect the recording reference light rRB in the transmissive spatial light modulator TSLM and the polarization selective reflection film PSRF is configured by pattern display without modulation.
The signal light reference light sRB around the recording reference light rRB is modulated by the display (spatial light modulation region) of the transmissive spatial light modulator TSLM. Due to the TN liquid crystal, the modulation portion is in the S-polarized state. As a result, the light is reflected by the polarization-selective reflection film PSRF, enters the transmissive spatial light modulator TSLM again, and the polarization state is returned to P-polarized light again. The unmodulated portion is absorbed or reflected by the polarization selective reflection film PSRF.
The signal light thus modulated and reflected passes through the signal light objective lens sO and is directed toward the hologram recording carrier 2 and is also emitted in the same optical path of the signal light reference light sRB. The signal light is collected at a common focal point and then interferes with the recording reference light rRB when transmitted through the hologram record carrier 2, and is transmitted through the reference light objective lens rO and converted into parallel light.
Recording of a hologram in the hologram record carrier 2 is performed by interference between a parallel light beam of the recording reference light rRB near the optical axis and signal light propagating in the opposite direction.
Since the recording reference light rRB that has passed through the hologram record carrier 2 is not subjected to the modulation action in the spatial light modulator SLM, it passes through it, so that it does not return to the hologram record carrier 2 side. The signal light is reflected by the polarization selective reflection film PSRF because the polarization state is changed, but is transmitted through the same spatial light modulator SLM again, so that the polarization state becomes the same polarization as the recording reference light rRB.
As a result, there are two types of light beams that interfere in the hologram record carrier 2, and the holograms to be recorded are hologram A (incident recording reference light rRB and incident unmodulated signal light reference light sRB) and hologram B ( There are two types of recording reference light rRB incident and signal light reflected).
At the time of reproducing the hologram, as shown in FIG. 15, a light beam including the recording reference light rRB having the same polarization state as that at the time of recording is made incident on the reference light objective lens rO. Holograms reproduced by the recording reference light rRB in the vicinity of the optical axis are A and B, but the hologram B is the incident non-modulated signal light reference light sRB, and the reproduced signal is in the direction of the back surface of the hologram recording carrier 2. To be played. Since the reproduction light is P-polarized light, it is transmitted or absorbed by the polarization selective reflection film PSRF and does not return to the reference light objective lens rO side. On the other hand, the reproduction light (broken line) from the hologram A is generated on the reference light objective lens rO side, so that a reproduction signal can be obtained by receiving this reproduction light by the light receiving element.
<Recording / Reproducing Optical System of Second Example>
The recording / reproducing optical system of the second embodiment is shown in FIGS.
In the first embodiment, the recording reference light rRB and the signal light reference light sRB are in the same polarization state. However, in the second embodiment, the recording reference light rRB and the signal light reference light sRB are different. This is the case of the polarization state. In order to make the polarization states of the recording reference light rRB and the signal light reference light sRB different from each other in advance, a half-wave plate is disposed only in the optical path of the recording reference light rRB. Further, in the second embodiment, a diffractive optical element is used to separate the recording reference light rRB and the signal light reference light sRB, and a reflective polarization spatial light modulator is used to separate the reproduction light. .
The inventor proposes the second optical separation means ROE2 as the optical separation means of the combined function.
As shown in FIG. 16, the second optical separation means ROE2 is a half-wave plate that is sequentially laminated from the light source side within an area of a predetermined radius on the optical axis and converts the polarization state of the S-polarized light beam into P-polarized light. This is an optical separation element composed of 1 / 2λ and a diffractive optical element DOE having a concave lens function. This optical separation element comprises a translucent flat plate, a laminated half-wave plate within a predetermined radius in the central region on the optical axis, and a concave lens function diffractive optical element DOE, and a transmitted light flux of the recording reference light rRB. Specifies the diameter of This concave lens function diffractive optical element DOE is set so as to be a parallel light beam in the hologram record carrier 2 in combination with the reference light objective lens rO. Accordingly, the light beam passing through the second optical separation means ROE2 and the reference light objective lens rO is converted into the parallel recording reference light rRB on the optical axis and the signal light reference light sRB of the annular light beam in the peripheral portion. To be separated. The recording reference light rRB and the signal light reference light sRB are different in the polarization state by 90 degrees. In the second embodiment, the half-wave plate 1 / 2λ for separating the recording reference light rRB and the signal light reference light sRB and the second optical separation means ROE2 in which the diffractive optical element is integrated are shown. It is also possible to divide them separately on the optical axis.
In this way, as shown in FIG. 16, the second optical separation means ROE2 separates the S-polarized parallel light flux in the vicinity of the optical axis of the reference light objective lens rO to obtain the P-polarized recording reference light rRB, and the others. The transmitted light beam around the optical axis is referred to as S-polarized signal light reference light sRB.
Both light beams that have passed through the reference light objective lens rO are incident on the hologram record carrier 2.
Both light beams that have passed through the hologram record carrier 2 enter the signal light objective lens sO.
The signal light objective lens sO condenses the recording reference light rRB incident as parallel light in a region near the optical axis, and converts the signal light reference light sRB in the peripheral portion thereof into parallel light.
The signal light objective lens sO condenses the recording reference light rRB in the vicinity of the optical axis as a very small light spot on the optical axis of the reflective polarization spatial light modulator RPSLM. A pinhole (non-reflective portion NR) that transmits the recording reference light rRB is provided in the reflective polarization spatial light modulator RPSLM. The same applies to the first embodiment. However, as a separate body from the spatial light modulator, a reflection type polarization spatial light modulator RPSLM is used as a non-reflecting part NR so that a spatial filter or the like is absorbed as the recording reference light rRB. It may be arranged on the optical axis. Since the recording reference beam rRB is not reflected, it does not return to the signal beam objective lens sO side.
When the reflective polarization spatial light modulator RPSLM does not modulate the incident light, the signal light reference light sRB is reflected in the incident S-polarized state as shown in FIG. The S-polarized signal light reference light sRB and the P-polarized recording reference light rRB do not interfere with each other.
In the reflective polarization spatial light modulator RPSLM, when the incident light is modulated, as shown in FIG. 17, the modulated portion is converted to S-polarized light and reflected by P-polarized light. The P-polarized signal light modulated and reflected in this way passes through the signal light objective lens sO and is directed toward the hologram record carrier 2 and is also emitted in the same optical path of the signal light reference light sRB. The signal light is collected at a common focal point and then interferes with the recording reference light rRB when transmitted through the hologram record carrier 2, and is transmitted through the reference light objective lens rO and converted into parallel light.
Recording of a hologram in the hologram record carrier 2 is performed by interference between a parallel light beam of the recording reference light rRB near the optical axis and signal light propagating in the opposite direction.
Since the recording reference light rRB that has passed through the hologram record carrier 2 is transmitted or absorbed by the pinhole on the reflective polarization spatial light modulator RPSLM, it does not return to the hologram record carrier 2 side. Further, since the signal light is reflected with the polarization state changed, it becomes the same P-polarized light as the recording reference light rRB incident on the hologram record carrier 2. As a result, as shown in FIG. 17, there is one kind of light beam that interferes in the hologram record carrier 2, and the hologram to be recorded is only the hologram A (the incident recording reference light rRB and the modulated signal light reflected). is there.
At the time of reproducing the hologram, as shown in FIG. 18, the recording reference light rRB having the same polarization state as that at the time of recording is made incident on the reference light objective lens rO. The recording reference light rRB in the vicinity of the optical axis becomes P-polarized light and enters the hologram recording carrier 2 as parallel light. As a result, only one hologram is reproduced, and the polarization direction is P-polarized light.
Since the recording reference light rRB is transmitted through the signal light objective lens sO and then transmitted or absorbed by the pinhole or the spatial filter on the reflective polarization spatial light modulator RPSLM, it does not return to the signal light objective lens sO side. Even if there is a light beam in the peripheral portion together with the recording reference beam rRB, if the spatial modulator is turned off (S-polarized light is reflected by S-polarized light), the reflected light is in the S-polarized state, and the reproduced hologram is polarized. Since the states are different, it can be easily separated using a polarizing beam splitter.
<Pickup operation>
FIG. 19 shows the structure of a pickup using the recording / reproducing optical system of the second embodiment.
First, the S-polarized divergent coherent light emitted from the laser light source LD is converted into a parallel light beam by the collimator lens CL, reflected by the polarization beam splitter PBS, and incident on the reference light objective lens rO via the second optical separation means ROE2. .
The reference light objective lens rO emits the P-polarized parallel light of the recording reference light rRB to the light beam portion in the vicinity of the optical axis simultaneously with the optical action of the diffraction grating of the second optical separation means ROE2. A surrounding light beam (recording reference light rRB) not subjected to the lens action of the optical separation means ROE2 is emitted as a convergent light beam of S-polarized light.
The S-polarized signal light reference light sRB and the P-polarized recording reference light rRB are condensed on the hologram record carrier 2 by the reference light objective lens rO, but do not interfere with each other.
Both light beams transmitted through the hologram record carrier 2 enter the signal light objective lens sO, the recording reference light rRB incident near the optical axis is condensed, and the signal light reference light sRB in the peripheral portion is converted into parallel light. Is done.
The convergent P-polarized recording reference light rRB is transmitted by the non-reflecting part NR on the optical axis of the reflective polarization spatial light modulator RPSLM, and the S-polarized signal light reference light sRB is transmitted in a region around the non-reflecting part NR. Reflected. In addition, by providing a power monitor on the back surface of the optical axis of the reflective polarization spatial light modulator RPSLM, the state of the light source can be monitored by the transmitted recording reference light rRB. Since the recording reference beam rRB is not reflected, it does not return to the signal beam objective lens sO side.
In the case of performing a non-modulation operation, when the reflective polarization spatial light modulator RPSLM does not modulate the incident light, the signal light reference light sRB is reflected in the incident S-polarized state as shown in FIG. Return to the light source in the same optical path as that at the time of incidence (two-dot chain line in FIG. 19). Since both the recording reference light rRB and the signal light reference light sRB have different polarization states, no hologram is recorded.
On the other hand, during the recording operation, as shown in FIG. 20, the recording reference light rRB reflected in the region around the non-reflective portion NR of the reflective polarization spatial light modulator RPSLM is converted from S-polarized light to P-polarized light to generate a signal. Reflected as light. The signal light reference light sRB reflected by the spatial light modulator SLM is diffracted by the spatial modulation pattern to be recorded and has the same polarization state as the recording reference light rRB. Head to lens sO. The P-polarized signal light thus modulated and reflected is transmitted through the signal light objective lens sO, emitted toward the hologram record carrier 2, and when transmitted through the hologram record carrier 2, the P-polarized signal light and the P-polarized signal light are transmitted. The recording reference beam rRB interferes and is recorded as a hologram.
The P-polarized signal light (two-dot chain line in FIG. 20) that has been reflected and passed through the hologram record carrier passes through the reference light objective lens rO, the second optical separation means ROE2, and the polarization beam splitter PBS and onto the image detection sensor IS. Form an image. Here, the imaging state can be monitored.
FIG. 21 shows a reproducing operation in the pickup.
Similar to the above recording operation, the s-polarized light beam emitted from the laser light source LD is converted into the hologram record carrier 2 via the collimator lens CL, the polarization beam splitter PBS, the second optical separation means ROE2, and the reference light objective lens rO. Irradiate to pass through. The second optical separation means ROE2 generates P-polarized recording reference light rRB in the vicinity of the optical axis of the light beam, and the periphery thereof becomes an S-polarized light beam.
When the P-polarized recording reference beam rRB passes through the diffraction grating of the hologram record carrier 2, reproduction light is generated therefrom. The reproduction light (broken line in FIG. 21) forms an image on the image detection sensor IS via the reference light objective lens rO, the second optical separation means ROE2, and the polarization beam splitter PBS. The signal recorded on the hologram is reproduced by the image detection sensor IS.
As described above, in this embodiment, the recording reference light rRB is a substantially parallel light beam, and the recording reference is performed by the spatial light modulator in which the signal light region and the recording reference light region are spatially separated. Since the light rRB is set so as not to be reflected, the light beam that interferes in the hologram record carrier 2 is suppressed to a minimum, so that many unnecessary holograms are not recorded.
In the present embodiment, since the recording reference beam rRB is parallel light, positioning with the hologram record carrier 2 may be simple, and therefore high-precision positioning such as focus servo and tracking servo can be simplified.
Since only one hologram is recorded, S / N degradation during reproduction and degradation of the recording medium material can be minimized. Since the spatial light modulator SLM can be set so as not to reflect the recording reference light rRB and does not enter the signal reproduction sensor, it is not necessary to provide a filter or the like for separating the recording reference light rRB in the signal reproduction sensor.
Since the recording reference beam rRB is a parallel beam, the positional relationship between the pickup and the hologram record carrier 2 does not require high accuracy and can be reproduced without using servo control.
<Other hologram devices>
An overview of another hologram recording / reproducing apparatus is shown in FIG.
In the present embodiment, when the recording reference beam rRB is parallel light (plane wave), it is not possible to perform shift multiplex recording in which the hologram record carrier 2 is moved in the horizontal direction and overlapped. Note that shift multiplex recording is possible if the recording reference beam rRB has a small numerical aperture and the lens effective diameter and the non-reflective portion of the spatial light modulation are set appropriately.
Therefore, this multiplex recording method employs an angle multiplex method. As a result, as shown in FIG. 22, the recording apparatus is provided with the pickup of the second embodiment, and the hologram recording carrier 2 is mounted on the rotation support portion SSR having a rotation axis perpendicular to the optical axis so that it can be rotated. Configure to hold. Furthermore, a drive stage DS is provided that allows the support SSR to move and translate in the XYZ directions perpendicular to the optical axis of the pickup and perpendicular to each other. The hologram recording / reproducing apparatus provided with the rotation support unit SSR and the drive stage DS rotates the hologram record carrier 2 around an axis perpendicular to the pickup optical axis, and performs angle multiplexing recording of the hologram. As shown in FIG. 23, when the rotation angle of the hologram record carrier 2 is rotated by a preset angle θ, the recording is finished in the area Y1, and the hologram record carrier 2 is moved to the next area Y2 (hologram group interval). HD).
In this case, a hologram group to be recorded by one angle multiplex recording method is used as one recording unit, and recording is performed so that the hologram groups do not overlap each other. FIG. 24 shows a format for separating each hologram group by arranging a plurality of angle-multiplexed areas to be planarly arranged by angle-multiplexed recording. As shown in FIG. 24, the hologram group separation format is set in a grid pattern on the hologram record carrier 2, and an angle multiplexed recording area is assigned for each eye so that the hologram H does not overlap. To do. This is because the hologram in the previous area is reproduced with a plane wave when they overlap. For example, it is conceivable to form a positioning mark and a mark for separating the hologram group on the protective layer when the hologram recording carrier 2 is moved and the recording position is specified. By repeating this recording operation, recording on the entire surface of the hologram record carrier 2 can be completed. The reference light objective lens rO and the signal light objective lens sO need to be fixed while being positioned with respect to each other. Since the recording reference beam rRB is a parallel beam, positioning with the hologram record carrier 2 may be simple, and high-precision positioning such as focus servo and tracking servo becomes unnecessary.
Further, in the case of a reproduction-only pickup device, an optical system after the signal light objective lens sO is not necessary.
In this embodiment, since the recording reference light rRB is parallel light (plane wave), the multiplexing method is the angle multiplexing method, so that the mixing angle of the recording reference light rRB and the signal light can be made relatively large, so that the multiplexing angle can be reduced. It is possible to increase the number of holograms to be recorded at the location.
The potential of the hologram record carrier 2 can be used up by providing a plurality of angle multiplexing regions where multiple recording is completed at once.
<Further other hologram device>
In the second embodiment, the recording reference light rRB and the signal light reference light sRB are in different polarization states, but in this further another embodiment, the recording light is in a circular polarization state. For circularly polarized light, a quarter-wave plate is disposed in both optical paths. Further, in this embodiment, a lens, a diffractive optical element, or the like can be used to separate the recording reference light rRB and the signal light reference light sRB. The quarter wave plate facilitates separation of the reference light and the reproduction light.
In this embodiment, a reflective spatial light modulator DMD such as a so-called DMD (Digital Micromirror Device) (registered trademark) is used instead of the reflective polarization spatial light modulator RPSLM. As shown in FIG. 25, the reflective spatial light modulator DMD includes a central region A of the non-reflecting part NR including the optical axis in the vicinity of the optical axis and a spatial light modulating region B not including the surrounding optical axis. And, it is divided into. At least the spatial light modulation region B is a portion that includes a plurality of extremely small mirrors, for example, arranged in a matrix on a silicon substrate, and partially divides and reflects light with these mirrors. The central area A is configured such that the reference light for recording or reproduction does not return, for example, the central area A is controlled so as to reflect light in a direction different from that of the through opening, the light absorbing portion or the spatial light modulation area B.
The reflective spatial light modulator DMD is connected to the drive circuit 26, and the light deflection direction has a distribution based on the page data to be recorded (information pattern of two-dimensional data such as bright and dark dot patterns on a plane). Is modulated to generate signal light including light in a predetermined deflection direction (a direction in which regular reflection is performed in the direction of zero incident angle).
When the reflective spatial light modulator DMD is used, a component in the polarization direction cannot be adjusted for the reflected light beam. Therefore, a quarter-wave plate is disposed in the optical path for separating the reflected light beam.
A schematic view of still another hologram recording / reproducing apparatus is shown in FIGS.
In the recording operation, as shown in FIG. 26, the S-polarized divergent coherent light emitted from the laser light source LD is converted into a parallel light beam by the collimator lens CL, reflected by the polarization beam splitter PBS, and optical separation means ROE and 1 / The light enters the reference light objective lens rO through the four-wavelength plate 1 / 4λ.
The reference light objective lens rO, in combination with the optical action of the diffraction grating of the optical separation means ROE, emits P-polarized parallel light of the recording reference light rRB to the light beam portion in the vicinity of the optical axis, and at the same time, the optical separation means ROE. The ambient light beam (recording reference light rRB) that is not subjected to the lens action is emitted as a convergent light beam of circular polarization.
The circularly-polarized signal light reference light sRB and the P-polarized recording reference light rRB are condensed on the hologram record carrier 2 by the reference light objective lens rO and interfere with each other.
Both light beams transmitted through the hologram record carrier 2 enter the signal light objective lens sO, the recording reference light rRB incident near the optical axis is condensed, and the signal light reference light sRB in the peripheral portion is converted into parallel light. Is done.
The converging recording reference light rRB is, for example, transmitted through the non-reflecting part NR on the optical axis of the reflective spatial light modulator DMD, and the signal light reference light sRB is reflected in a region around the non-reflecting part NR. Since the recording reference beam rRB is not reflected, it does not return to the signal beam objective lens sO side.
The signal light reference light sRB reflected by the reflective spatial light modulator DMD is diffracted by the spatial modulation pattern to be recorded and travels as signal light to the signal light objective lens sO as a parallel light beam. The signal light thus modulated and reflected passes through the signal light objective lens sO, is emitted toward the hologram record carrier 2, interferes with the incident recording reference light rRB when transmitted through the hologram record carrier 2, and generates a hologram. To be recorded.
The circularly polarized signal light (two-dot chain line in FIG. 26) that has been reflected and passed through the hologram record carrier becomes P-polarized light through the reference light objective lens rO and the quarter-wave plate 1 / 4λ, and the optical separation means ROE, polarization beam An image is formed on the image detection sensor IS through the splitter PBS. Here, the imaging state can be monitored.
FIG. 27 shows a reproduction operation in the pickup.
Similar to the above recording operation, the S-polarized light beam emitted from the laser light source LD is applied to the collimator lens CL, the polarization beam splitter PBS, the optical separation means ROE, the quarter wavelength plate 1 / 4λ, and the reference light objective lens rO. Then, irradiation is performed so as to pass through the hologram record carrier 2. The optical separation means ROE generates reproduction reference light rRB in the vicinity of the optical axis of the light beam.
Then, when the reproduction reference light rRB that has been circularly polarized by the quarter wavelength plate 1 / 4λ passes through the diffraction grating of the hologram recording carrier 2, reproduction light is generated therefrom. The reproduction light (broken line in FIG. 27) becomes P-polarized light through the reference light objective lens rO and the quarter-wave plate 1 / 4λ, and forms an image on the image detection sensor IS through the optical separation means ROE and the polarization beam splitter PBS. To do. The signal recorded on the hologram is reproduced by the image detection sensor IS.
As described above, also in this embodiment, the recording reference light rRB is a substantially parallel light beam, and the recording reference is performed by the spatial light modulator in which the signal light area and the recording reference light area are spatially separated. Since the light rRB is set so as not to be reflected, the interference light beam in the hologram record carrier 2 can be suppressed to some extent.

Claims

ホログラム記録担体を挟んで共に光軸上に対向して離間配置される一対の光学系を有し、前記一対の光学系は、参照光を参照光対物レンズによって前記ホログラム記録担体へ向け射出する参照光光学系と、信号光を信号光対物レンズによって前記ホログラム記録担体へ向けて射出する信号光光学系とからなり、
前記信号光光学系は、前記ホログラム記録担体を透過した前記参照光から記録情報に応じて変調して前記信号光を生成する空間光変調器を、含み、
前記信号光及び前記参照光を前記ホログラム記録担体への対向照射により回折格子を形成して情報を記録するホログラム記録装置におけるホログラム記録方法であって、
前記参照光光学系の参照光対物レンズによって、前記参照光を第１有効径から第１開口数で集光するステップと、
前記光軸上の前記参照光及びその近傍の一部を分離して、前記参照光光学系の参照光対物レンズによって、前記参照光を前記第１有効径より小なる第２有効径から前記第１開口数より小なる第２開口数で前記ホログラム記録担体を通過する記録用参照光を、生成し、前記参照光と同軸に射出するステップと、
前記信号光光学系によって前記記録用参照光のみ前記ホログラム記録担体へ向けて射出させないステップと、を含むことを特徴とするホログラム記録方法。A pair of optical systems that are spaced apart from each other on the optical axis across a hologram record carrier, and the pair of optical systems emits reference light toward the hologram record carrier by a reference light objective lens An optical optical system, and a signal light optical system that emits signal light toward the hologram record carrier by a signal light objective lens,
The signal light optical system includes a spatial light modulator that generates the signal light by modulating the reference light transmitted through the hologram record carrier according to recording information,
A hologram recording method in a hologram recording apparatus for recording information by forming a diffraction grating by opposing irradiation of the signal light and the reference light to the hologram record carrier,
Condensing the reference light with a first numerical aperture from a first effective diameter by a reference light objective lens of the reference light optical system;
The reference light on the optical axis and a part of the vicinity thereof are separated, and the reference light is separated from the second effective diameter smaller than the first effective diameter by the reference light objective lens of the reference light optical system. Generating a recording reference beam that passes through the hologram record carrier with a second numerical aperture smaller than one numerical aperture and emitting it coaxially with the reference beam;
A step of not emitting only the recording reference light toward the hologram record carrier by the signal light optical system.

前記第２開口数はゼロを含むこと特徴とする請求項１記載のホログラム記録方法。 The hologram recording method according to claim 1, wherein the second numerical aperture includes zero.

前記信号光光学系における前記空間光変調器は、前記光軸上に配置され前記記録用参照光を、偏向若しくは通過させ又は吸収する中央領域と前記中央領域の周囲に配置され前記参照光を反射して前記信号光を生成する空間光変調領域とからなる反射型空間光変調器であることを特徴とする請求項１又は２記載のホログラム記録方法。 The spatial light modulator in the signal light optical system is disposed on the optical axis and is disposed around the central region for deflecting, passing, or absorbing the recording reference light, and reflecting the reference light. The hologram recording method according to claim 1, wherein the hologram recording method is a reflective spatial light modulator including a spatial light modulation region that generates the signal light.

前記信号光光学系において前記参照光を変調してその偏光状態を前記記録用参照光の偏光状態と同一として前記信号光を生成するステップを含むことを特徴とする請求項１又は２記載のホログラム記録方法。 3. The hologram according to claim 1, further comprising a step of generating the signal light by modulating the reference light in the signal light optical system so that the polarization state thereof is the same as the polarization state of the recording reference light. Recording method.

前記空間光変調器は前記光軸上に配置され前記記録用参照光を通過させ又は吸収する中央領域と前記中央領域の周囲に配置され前記参照光を変調して前記信号光を生成する空間光変調領域とからなる反射型偏光空間光変調器であり、前記参照光光学系において前記記録用参照光及び前記参照光の偏光状態を互いに異ならしめる１／２波長板が前記光軸上に配置されたこと特徴とする請求項４記載のホログラム記録方法。 The spatial light modulator is arranged on the optical axis and transmits or absorbs the recording reference light. The spatial light modulator is arranged around the central area and modulates the reference light to generate the signal light. A reflection-type polarization spatial light modulator composed of a modulation region, and a half-wave plate that makes the polarization states of the recording reference light and the reference light different from each other in the reference light optical system is disposed on the optical axis. 5. The hologram recording method according to claim 4, wherein:

前記中央領域は貫通開口、透明材料又は光吸収材料からなり、前記空間光変調領域は反射型のマトリクス液晶装置からなること特徴とする請求項５記載のホログラム記録方法。 6. The hologram recording method according to claim 5, wherein the central region is made of a through opening, a transparent material or a light absorbing material, and the spatial light modulation region is made of a reflective matrix liquid crystal device.

前記空間光変調器は前記信号光対物レンズ側から順に互いに平行に配置された透過型空間光変調器及び偏光選択性反射膜からなり、前記透過型空間光変調器は前記光軸上に配置され前記記録用参照光を通過させ又は吸収する中央領域と前記中央領域の周囲に配置され前記参照光を変調して前記信号光を生成するマトリクス型液晶装置からなる空間光変調領域とからなること特徴とする請求項４記載のホログラム記録方法。 The spatial light modulator includes a transmissive spatial light modulator and a polarization-selective reflective film arranged in parallel with each other in order from the signal light objective lens side, and the transmissive spatial light modulator is disposed on the optical axis. A central region that transmits or absorbs the recording reference light; and a spatial light modulation region that is arranged around the central region and that includes the matrix liquid crystal device that generates the signal light by modulating the reference light. The hologram recording method according to claim 4.

前記中央領域は貫通開口、透明材料又は光吸収材料からなること特徴とする請求項７記載のホログラム記録方法。 The hologram recording method according to claim 7, wherein the central region is made of a through opening, a transparent material, or a light absorbing material.

前記中央領域及び前記空間光変調領域は透過型マトリクス液晶装置からなり、前記記録用参照光の照射時に前記中央領域が透光状態であること特徴とする請求項７記載のホログラム記録方法。 8. The hologram recording method according to claim 7, wherein the central area and the spatial light modulation area comprise a transmissive matrix liquid crystal device, and the central area is in a light-transmitting state when the recording reference light is irradiated.

前記ホログラム記録担体は、前記参照光対物レンズ及び前記信号光対物レンズの共通の焦点と前記参照光対物レンズ又は前記信号光対物レンズとの間に配置されること特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のホログラム記録方法。 10. The hologram record carrier is disposed between a common focal point of the reference light objective lens and the signal light objective lens and the reference light objective lens or the signal light objective lens. The hologram recording method according to any one of the above.

前記ホログラム記録担体は、前記参照光対物レンズ及び前記信号光対物レンズの焦点距離の大なる側に配置されること特徴とする請求項１０記載のホログラム記録方法。 11. The hologram recording method according to claim 10, wherein the hologram record carrier is disposed on a side of a larger focal length of the reference light objective lens and the signal light objective lens.

請求項１記載のホログラム記録方法により、情報が記録されたホログラム記録担体から情報を再生するホログラム再生方法であって、
前記参照光対物レンズによって前記参照光光学系及び信号光光学系の間に配置された前記ホログラム記録担体へ向け前記記録用参照光を集光するステップと、
前記記録用参照光が透過する前記ホログラム記録担体の前記回折格子からの再生光を、前記参照光対物レンズによって、収集するとともに、光検出器へ導くステップと、を含むことを特徴とするホログラム再生方法。A hologram reproducing method for reproducing information from a hologram record carrier on which information is recorded by the hologram recording method according to claim 1,
Condensing the reference light for recording toward the hologram record carrier disposed between the reference light optical system and the signal light optical system by the reference light objective lens;
And reproducing the reproduction light from the diffraction grating of the hologram record carrier through which the recording reference light is transmitted by the reference light objective lens and guiding it to a photodetector. Method.

光学干渉パターンを回折格子として内部に保存するホログラム記録担体を装着自在に保持する支持部と、
前記ホログラム記録担体を挟んで共に光軸上に対向して離間配置された、前記ホログラム記録担体へ向け参照光を射出する参照光光学系、及び、前記参照光を受光して前記参照光から記録情報に応じて変調された信号光を生成する空間光変調器を含み前記信号光を射出する信号光光学系からなる光学系対と、を備え、前記信号光及び前記参照光を前記ホログラム記録担体への対向照射により回折格子を形成するホログラム記録装置であって、
前記参照光光学系は、前記参照光を第１開口数で集光する参照光対物レンズと、前記参照光対物レンズと同軸に配置されかつ、前記光軸上の前記参照光及びその近傍の一部を分離して、前記参照光対物レンズから前記第１開口数より小なる第２開口数で前記ホログラム記録担体を通過する記録用参照光を生成する機能を有する光学分離手段と、を有すること、
前記信号光光学系は前記第１開口数を有しかつ前記参照光対物レンズの焦点と焦点が一致するように前記参照光対物レンズと同軸に配置された信号光対物レンズを有し、前記空間光変調器が、前記信号光対物レンズを通過した前記参照光を変調して前記信号光を生成するとともに、前記記録用参照光を反射しない非反射部を有することを特徴とするホログラム記録装置。A support unit for holding a holographic record carrier for storing an optical interference pattern as a diffraction grating therein, and
A reference light optical system that emits reference light toward the hologram record carrier, spaced apart from each other on the optical axis with the hologram record carrier interposed therebetween, and receiving the reference light and recording from the reference light An optical system pair comprising a signal light optical system that emits the signal light, including a spatial light modulator that generates a signal light modulated according to information, and the signal light and the reference light are transmitted to the hologram record carrier A hologram recording apparatus for forming a diffraction grating by facing irradiation to
The reference light optical system includes a reference light objective lens that condenses the reference light with a first numerical aperture, a coaxial arrangement with the reference light objective lens, and one of the reference light on the optical axis and the vicinity thereof. And an optical separation means having a function of separating the reference portion and generating reference light for recording passing through the hologram record carrier with a second numerical aperture smaller than the first numerical aperture from the reference light objective lens ,
The signal light optical system includes a signal light objective lens having the first numerical aperture and disposed coaxially with the reference light objective lens so that the focal point of the reference light objective lens coincides with the focal point. A hologram recording apparatus, wherein an optical modulator has a non-reflective portion that modulates the reference light that has passed through the signal light objective lens to generate the signal light and does not reflect the recording reference light.

前記第２開口数はゼロを含むこと特徴とする請求項１３記載のホログラム記録装置。 The hologram recording apparatus according to claim 13, wherein the second numerical aperture includes zero.

前記光学分離手段は、前記光軸上の前記参照光対物レンズの中央部分に一体的に形成された平行平板領域からなること特徴とする請求項１３又は１４記載のホログラム記録装置。 15. The hologram recording apparatus according to claim 13 or 14, wherein the optical separation means comprises a parallel plate area formed integrally with a central portion of the reference light objective lens on the optical axis.

前記光学分離手段は、前記光軸上における前記参照光対物レンズの前記ホログラム記録担体の反対側に配置された凹レンズ作用を有する回折光学素子からなること特徴とする請求項１３又は１４記載のホログラム記録装置。 15. The hologram recording according to claim 13, wherein the optical separation means comprises a diffractive optical element having a concave lens action disposed on the opposite side of the reference light objective lens to the hologram record carrier on the optical axis. apparatus.

前記光学分離手段は、前記光軸上の前記参照光対物レンズの中央部分に一体的に形成された凹レンズ作用を有する回折光学素子からなること特徴とする請求項１３記載のホログラム記録装置。 14. The hologram recording apparatus according to claim 13, wherein the optical separation means comprises a diffractive optical element having a concave lens action formed integrally with a central portion of the reference light objective lens on the optical axis.

前記光軸上の前記信号光対物レンズの中央部分に一体的に形成された平行平板領域が設けられていること特徴とする請求項１３から１７のいずれかに記載のホログラム記録装置。 18. The hologram recording apparatus according to claim 13, wherein a parallel plate region formed integrally with a central portion of the signal light objective lens on the optical axis is provided.

前記記録用参照光を反射しない非反射部は、前記記録用参照光を偏向させる鏡面からなること特徴とする請求項１３から１８のいずれかに記載のホログラム記録装置。 The hologram recording apparatus according to claim 13, wherein the non-reflecting portion that does not reflect the recording reference light includes a mirror surface that deflects the recording reference light.

前記記録用参照光を反射しない非反射部は、前記記録用参照光を透過させる貫通開口又は透明材料からなること特徴とする請求項１３から１８のいずれかに記載のホログラム記録装置。 The hologram recording apparatus according to claim 13, wherein the non-reflective portion that does not reflect the recording reference light is made of a through-opening or a transparent material that transmits the recording reference light.

前記記録用参照光を反射しない非反射部は、前記記録用参照光を吸収する吸収材料からなること特徴とする請求項１３から１８のいずれかに記載のホログラム記録装置。 The hologram recording apparatus according to claim 13, wherein the non-reflective portion that does not reflect the recording reference light is made of an absorbing material that absorbs the recording reference light.

前記記録用参照光を反射しない非反射部は、記録時における前記空間光変調器の透光状態である部分であること特徴とする請求項１３から１８のいずれかに記載のホログラム記録装置。 19. The hologram recording apparatus according to claim 13, wherein the non-reflecting part that does not reflect the recording reference light is a part that is in a light-transmitting state of the spatial light modulator during recording.

前記空間光変調器は反射型空間光変調器であることを特徴とする請求項１３から２２のいずれかに記載のホログラム記録装置。The hologram recording apparatus according to any one of claims 13 to 22, wherein the spatial light modulator is a reflective spatial light modulator.

前記空間光変調器は反射型偏光空間光変調器からなり、前記記録用参照光及び前記参照光の偏光状態を互いに異ならしめる１／２波長板が前記光軸上に配置されたこと特徴とする請求項１３から２２のいずれかに記載のホログラム記録装置。 The spatial light modulator is a reflective polarization spatial light modulator, and a half-wave plate that makes the polarization states of the recording reference light and the reference light different from each other is disposed on the optical axis. The hologram recording apparatus according to claim 13.

前記空間光変調器は、前記信号光対物レンズ側から順に互いに平行に配置された透過型空間光変調器及び偏光選択性反射膜からなること特徴とする請求項１３から２２のいずれかに記載のホログラム記録装置。 The spatial light modulator includes a transmissive spatial light modulator and a polarization-selective reflection film that are arranged in parallel with each other in order from the signal light objective lens side. Hologram recording device.

請求項１３記載のホログラム記録装置に加え、前記参照光光学系内に配置されかつ、前記記録用参照光の照射により前記ホログラム記録担体から生成された再生光を検出する光検出器と、前記再生光を、前記参照光対物レンズから前記光検出器へ導く光学手段を含むことを特徴とするホログラム再生装置。 14. A hologram detector disposed in the reference light optical system and detecting reproduction light generated from the hologram record carrier by irradiation of the recording reference light, in addition to the hologram recording apparatus according to claim 13, and the reproduction A hologram reproducing apparatus comprising optical means for guiding light from the reference light objective lens to the photodetector.

参照光及び前記参照光が記録情報に応じて変調された信号光による光学干渉パターンを回折格子として内部に保存するホログラム記録担体へ情報を記録又は再生する光ピックアップ装置であって、
可干渉性の参照光を発生する光源と、
前記ホログラム記録担体を挟んで共に光軸上に対向して離間配置されかつ前記ホログラム記録担体へ向け前記参照光を射出する参照光光学系及び前記参照光を受光して信号光を射出する信号光光学系からなる光学系対と、
前記参照光光学系内に配置されかつ前記参照光を第１開口数で集光する参照光対物レンズと、
前記参照光光学系内に前記参照光対物レンズと同軸に配置されかつ、前記光軸上の前記参照光及びその近傍の一部を分離して、前記参照光対物レンズから前記第１開口数と異なる第２開口数で前記ホログラム記録担体を通過する記録用参照光を生成する機能を有する光学分離手段と、
前記信号光光学系内に配置され、前記第１開口数を有しかつ前記参照光対物レンズの焦点と焦点が一致するように前記参照光対物レンズと同軸に配置された信号光対物レンズと、
前記信号光光学系内に配置され、前記信号光対物レンズを通過した前記参照光を変調して前記信号光を生成しかつ、前記記録用参照光を反射しない非反射部を有する空間光変調器と、
前記参照光光学系内に配置されかつ、前記記録用参照光の照射により前記ホログラム記録担体から生成された再生光を検出する光検出器と、前記再生光を、前記参照光対物レンズから前記光検出器へ導く光学手段と、を含むことを特徴とする光ピックアップ装置。An optical pickup device that records or reproduces information on a hologram record carrier that internally stores as a diffraction grating an optical interference pattern based on reference light and signal light obtained by modulating the reference light according to record information,
A light source that generates coherent reference light;
A reference light optical system that is spaced apart from each other on the optical axis across the hologram record carrier and emits the reference light toward the hologram record carrier, and a signal light that receives the reference light and emits signal light An optical system pair consisting of optical systems;
A reference light objective lens disposed in the reference light optical system and condensing the reference light with a first numerical aperture;
The reference beam is arranged coaxially with the reference beam objective lens in the reference beam optical system, and separates the reference beam on the optical axis and a part of the vicinity thereof, from the reference beam objective lens and the first numerical aperture. Optical separation means having a function of generating recording reference light that passes through the hologram record carrier with a different second numerical aperture;
A signal light objective lens disposed in the signal light optical system, having the first numerical aperture, and disposed coaxially with the reference light objective lens so as to coincide with a focal point of the reference light objective lens;
A spatial light modulator that is disposed in the signal light optical system, has a non-reflective portion that generates the signal light by modulating the reference light that has passed through the signal light objective lens, and does not reflect the recording reference light When,
A photodetector that is disposed in the reference light optical system and that detects reproduction light generated from the hologram record carrier by irradiation of the recording reference light; and the reproduction light from the reference light objective lens to the light And an optical means for leading to the detector.

前記第２開口数は前記第１開口数より小であること特徴とする請求項２７記載の光ピックアップ装置。 28. The optical pickup device according to claim 27, wherein the second numerical aperture is smaller than the first numerical aperture.

前記第２開口数はゼロを含むこと特徴とする請求項２４記載の光ピックアップ装置。 The optical pickup device according to claim 24, wherein the second numerical aperture includes zero.

前記光学分離手段は、前記光軸上の前記参照光対物レンズの中央部分に一体的に形成された平行平板領域からなること特徴とする請求項２９記載の光ピックアップ装置。 30. The optical pickup device according to claim 29, wherein the optical separation means comprises a parallel plate region formed integrally with a central portion of the reference light objective lens on the optical axis.

前記光学分離手段は、前記光軸上における前記参照光対物レンズの前記ホログラム記録担体の反対側に配置された凹レンズ作用を有する回折光学素子からなること特徴とする請求項２７又は２８記載の光ピックアップ装置。 29. The optical pickup according to claim 27 or 28, wherein the optical separation means comprises a diffractive optical element having a concave lens action disposed on the optical axis on the opposite side of the reference light objective lens to the hologram record carrier. apparatus.

前記光学分離手段は、前記光軸上の前記参照光対物レンズの中央部分に一体的に形成された凹レンズ作用を有する回折光学素子からなること特徴とする請求項２７又は２８記載の光ピックアップ装置。 29. The optical pickup device according to claim 27 or 28, wherein the optical separation means comprises a diffractive optical element having a concave lens action formed integrally with a central portion of the reference light objective lens on the optical axis.

前記光軸上の前記信号光対物レンズの中央部分に一体的に形成された平行平板領域が設けられていること特徴とする請求項２７から３２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 The optical pickup device according to any one of claims 27 to 32, wherein a parallel plate region formed integrally with a central portion of the signal light objective lens on the optical axis is provided.

前記記録用参照光を反射しない非反射部は、前記記録用参照光を偏向させる鏡面からなること特徴とする請求項２７から３３のいずれかに記載の光ピックアップ記録装置。 34. The optical pickup recording apparatus according to claim 27, wherein the non-reflecting portion that does not reflect the recording reference light is a mirror surface that deflects the recording reference light.

前記記録用参照光を反射しない非反射部は、前記記録用参照光を透過させる貫通開口又は透明材料からなること特徴とする請求項２７から３３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 34. The optical pickup device according to claim 27, wherein the non-reflective portion that does not reflect the recording reference light is made of a through-opening or a transparent material that transmits the recording reference light.

前記記録用参照光を反射しない非反射部は、前記記録用参照光を吸収する吸収材料からなること特徴とする請求項２７から３３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 34. The optical pickup device according to claim 27, wherein the non-reflecting portion that does not reflect the recording reference light is made of an absorbing material that absorbs the recording reference light.

前記記録用参照光を反射しない非反射部は、記録時における前記空間光変調器の透光状態である部分であること特徴とする請求項２７から３３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 34. The optical pickup device according to claim 27, wherein the non-reflecting portion that does not reflect the recording reference light is a portion that is in a light-transmitting state of the spatial light modulator during recording.

前記空間光変調器は反射型空間光変調器であることを特徴とする請求項２７から３７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 38. The optical pickup device according to claim 27, wherein the spatial light modulator is a reflective spatial light modulator.

前記空間光変調器は反射型偏光空間光変調器からなり、前記記録用参照光及び前記参照光の偏光状態を互いに異ならしめる１／２波長板が前記光軸上に配置されたこと特徴とする請求項２７から３７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 The spatial light modulator is a reflective polarization spatial light modulator, and a half-wave plate that makes the polarization states of the recording reference light and the reference light different from each other is disposed on the optical axis. The optical pickup device according to any one of claims 27 to 37.

前記空間光変調器は、前記信号光対物レンズ側から順に互いに平行に配置された透過型空間光変調器及び偏光選択性反射膜からなること特徴とする請求項２７から３７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 38. The spatial light modulator includes a transmissive spatial light modulator and a polarization-selective reflective film that are arranged in parallel with each other in order from the signal light objective lens side. Optical pickup device.